Сторінка
2

Розрахункові та експериментальні методи дослідження співіснуючих форм кобальту і нікелю у воді водосховищ Дніпра

Насамперед потрібно зазначити, що вода Київського та Каховського водосховищ дещо відрізняється за своїм хімічним складом. Так, концентрація гумусових речовин у Каховському водосховищі майже в 1,5–2,0 рази нижча, ніж у Київському. Разом з тим для Каховського водосховища характерні більш високі концентрації деяких неорганічних лігандів (НСО3–, СО32–, SO42–, Cl–) [17].

При проведенні розрахунків було цікаво отримати дані про вміст вільних іонів Со (ІІ) та Ni (II) та їх комплексних сполук з природними органічними лігандами, зокрема з ФК. Зосередження уваги на цих співіснуючих формах можна пояснити кількома причинами. По-перше, вільні іони металів, як відомо, є найбільш токсичною формою і дані про їх вміст є надзвичайно важливими з екологічної точки зору.

Таблиця 2. Концентрації неорганічних та органічних лігандів, використані для розрахунку співіснуючих форм Со (ІІ) та Ni (II) у воді Київського та Каховського водосховищ

* Середня молекулярна маса ФК прийнята за 800 а.о.м.[18]

По-друге, зв’язування ВМ, зокрема кобальту та нікелю, у комплекси з ФК сприяє зниженню їх токсичності. До того ж дніпровські водосховища належать до водойм, де саме ці природні органічні ліганди є домінуючою групою [18].

Визначення констант стійкості комплексів ВМ з органічними речовинами природних вод, у тому числі й з ФК, проводили різні дослідники [11–13, 15, 16]. При цьому, як правило, спочатку отримували препарати ФК шляхом вилучення їх з об’єктів навколишнього середовища. Далі вивчали комплексоутворення ВМ з виділеними препаратами. В результаті різні дослідники отримували значення констант стійкості комплексів металів з ФК, що значно відрізняються одне від одного. Пояснити такі розбіжності можна відмінностями в експериментальних підходах, які використовуються в ході досліджень, та такими особливостями гумусових речовин, як нестехіометричність їх складу, нерегулярність будови, гетерогенність структурних елементів та полідисперсність. Крім того, елементний склад, будова і, як наслідок, комплексоутворюючі властивості препаратів гумусових речовин залежать від їх походження: гумусові речовини природних вод можуть відрізнятися від препаратів, отриманих, наприклад, з торфу.

З огляду на це нами проведено розрахунки, в яких використовувались різні значення констант стійкості комплексів кобальту та нікелю з ФК. Залежно від величини константи вміст комплексних сполук обох металів з ФК у воді Київського та Каховського водосховища при значеннях рН 7,5–8,5, найбільш характерних для даних водосховищ, може суттєво відрізнятися. Так, при найменших значеннях константи (рис. 1) роль ФК у комплексоутворенні є незначною, а частка фульватних комплексів у загальному балансі не перевищує 2,7–3,0 і 1,3–1,4 % (для кобальту) та 1,1–1,3 й 0,5–0,6 % (для нікелю) відповідно у воді Київського та Каховського водосховищ при зазначених вище величинах рН. Результати розрахунків показують, що у разі незначного зв’язування іонів металів у комплекси з ФК суттєво підвищується роль неорганічного комплексоутворення. Серед комплексних сполук з неорганічними лігандами найбільшу частку становлять комплекси з гідрокарбонат-іонами. Їх вміст у воді Київського та Каховського водосховищ може становити відповідно 32,5–36,8 % для кобальту та 53,7–63,2 % для нікелю. Певний внесок у зв’язування кобальту й нікелю можуть вносити й низькомолекулярні органічні кислоти, зокрема такі, як лимонна. Так, відносний вміст комплексів з цими лігандами при рН 7,5–8,5 може досягати 33,8–42,3 % Сорозч і 28,5–35,6 % Niрозч. Але в цьому випадку більш відчутною може бути частка вільних іонів металів у загальній сумі розчинених форм. Наприклад у випадку кобальту їх вміст може досягати 13,7–15,2 та 11,3–12,7 % у Київському й Каховському водосховищах відповідно.