Доклад «Исследование снежного покрова города Тынды»
МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
«СРЕДНЯЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № 7 ИМЕНИ ГЕРОЯ РОССИИ И.В.ТКАЧЕНКО» г. ТЫНДЫ
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА
На тему: ИССЛЕДОВАНИЕ СНЕЖНОГО ПОКРОВА ГОРОДА ТЫНДЫ
По курсу: химия,экология
Исполнители:
Ученица 9В класса ___________________ Ирина Смирнова
Ученица 9В класса ___________________Алёна Колобова
Руководитель:
Учитель химии __________________ М.Ф.Ведерникова
г. Тында
2013 год
АННОТАЦИЯ
Работа содержит 21 страницу печатного текста, 4 источника, 1 рисунок, 3 таблицы.
ОТБОР ПРОБ СНЕГА, ПРОБНЫЕ ПЛОЩАДКИ,
ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
В первой главе описыавется географическое положение и природные условия г.Тында, а также места отбора проб.
Во второй главе приводится описание исследования снежного покрова г.Тында.
В третьей главе описается обработка результатов исследования.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
1.ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ ПОЛОЖЕНИЕ И ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ
ГОРОДА ТЫНДЫ 5
1.1. Атмосфера и здоровье человека 5
1.2. Описание мест отбора проб 6
2.ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ СНЕЖНОГО ПОКРОВА
г. ТЫНДЫ 7
2.1. Отбор проб снега 7
2.2. Оформление отобранных проб 7
2.3 Предварительная обработка проб снега 7
2.4.Фильтрование и определение твердых веществ 8
2.5.Определение рН 9
2.6. Определение сульфат-иона в снежном покрове 9
2.7. Определение хлорид-иона 11
2.8. Колориметрический метод с фенолдисульфатокислотой 13
3.ОБРАБОТКА И ПРЕДСТАВЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
ИССЛЕДОВАНИЯ 17
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 19
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 20
ПРИЛОЖЕНИЕ 21
ВВЕДЕНИЕ
Снежный покров обладает рядом свойств, делающих его удоб ным индикатором загрязнения не только самих атмосферных осадков, но и атмосферного воздуха, а также последующего загрязнения вод и почв. Снег может служить индикатором атмосферного загрязнения веществами: сульфатами, нитратами, солями аммония, пылью и рядом других веществ.
Данные о загрязнении снежного покрова позволяют получить новые сведения о загрязнениях природной среды, в частности об элементах баланса загрязняющих веществ, закономерностях атмосферного переноса загрязняющих веществ, их направлений и количественные характеристики переноса, количественные оценки загрязнения атмосферного воздуха, почв, поверхностных вод, построить карты загрязнения территории города. Этим обуславливается актуальность исследования.
Работа над исследованием была начата 28 октября 2011 года, отбор проб производился 26 февраля 2012 года, 25 декабря 2013 года
Цель нашего исследования: определение состава загрязняющих веществ в различных районах города и его окрестностях, на территории школьного двора.
Задачи:
Изучить теоретический материал по исследуемой теме.
Произвести отбор проб снега.
Определить кислотность талой воды и загрязнений снежного покрова.
Выявить на основе анализа результатов являются ли опасными для здоровья горожан загрязнения окружающей среды.
Оборудование для исследования: Совок, лопата, полиэтиленовый мешок, сантиметр, фильтр "белая лента", диаметром 15 мм, весы аналитические, бюксы стеклянные, пластмассовая воронка, мерная колба и цилиндр объемом 500-1000 мл, 3-литровые банки для фильтрата, лабораторные стаканы объемом 800 - 1000 мл для растаплива ния снега, ложка из нержавеющей стали, пинцет, учебный комплект «Пчелка» - «У-Почва», фотоэлектроколориметр, пипетки, бюретка, секундомер, пробирки, шкаф сушильный, набор Н.И.Алямовского.
За основу использовалась методическая разработка, выполненная в Дальневосточном Центре по мониторингу загрязнения окружающей среды Дальневосточного территориального управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.
Объект исследования – снежный покров города Тынды.
Предмет исследования – загрязнение снежного покрова г.Тынды. Отбор проб мы производили в городе и окрестностях города Тынды по всей толще снежного покрова методом конверта, который и должен дать представительные данные о загрязнении в период от образования устойчивого снежного пок рова до момента отбора пробы, химический анализ.
1. ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ ПОЛОЖЕНИЕ И ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ
ГОРОДА ТЫНДЫ
Тында – город областного подчинения, административный центр района, крупный транспортный узел на северо-западе Амурской области. Город расположен в 840 км от Благовещенска, в долине Тынды и Геткана (бассейн реки Зеи), на обширном Гилюйско-Нюкжинском плато [3. C 10], на высоте более 500 м над уровнем моря. Площадь города составляет 124 кв.км.
Тындинский район находится в умеренном тепловом поясе. Основной воздушной массой является континентальный умеренный воздух. Зимой вторгается арктический воздух. Поскольку район располагается в умеренных широтах, здесь преобладает западный перенос воздушных масс. Почти весь год бывает маловетреная погода: средняя годовая скорость – не более 3,6 м/сек., скорость возрастает только весной и осенью, когда устанавливается циклоническая деятельность. Местоположение Тынды на обширном Гилюйско-Нюкжинском плато обусловливает беспрепятственное прохождение западных и северо-западных ветров. Снежный покров лежит 210 дней. Первый снег обычно появляется в первой декаде сентября или первых числах октября, устойчивый снежный покров образуется только через неделю или две, достигает мощности 17 см. Уменьшение высоты снежного покрова начинается во второй половине марта и уже к концу марта начинается его разрушение. Иногда снег выпадает даже в июне, но лежит недолго, не более одного -двух дней, а иногда всего несколько часов [3, с.21].
1.1. Атмосфера и здоровье человека
Большинство экологически негативных последствий деятельности людей проявляется в изменении физического и химического состава атмосферы. Техногенные воздействия на атмосферу стали причиной таких глобальных изменений, как «парниковый эффект», разрушение озонового слоя, выпадение кислотных дождей. Именно загрязнение атмосферы в наибольшей мере истощает адаптационные возможности человеческого организма. Атмосфера обладает мощной способностью к самоочищению от загрязняющих веществ. Движение воздуха приводит к рассеванию примесей. Пылевые частицы выпадают из воздуха на земную поверхность под действием силы тяжести и дождевых потоков. Многие газы растворяются во влаге облаков и с дождями также достигают почвы. Воздух очищается от пыли и газа в кронах лесных деревьев. Под воздействием солнечного света в атмосфере погибают болезнетворные микробы. Но в настоящее время объем ежегодно выбрасываемых в атмосферу вредных веществ в мире резко возрос и составляет многие миллионы тонн. Это превышает пределы способности атмосферы к самоочищению. Загрязнение атмосферы может принять опасный характер в течение какого-то определенного времени на той или иной территории.
Проникновение различных вредных веществ повышенной концентрации через органы дыхания в наши дни привело к существенному изменению состояния организма. Проникновение вредных химических веществ в почву могут происходить вокруг предприятий, выбрасывающих в воздух неочищенные газы. Химические соединения могут попадать в воду и почву и с атмосферными осадками, загрязненными промышленными выбросами. Выращенные овощи на загрязненной нитратами почвой, сами поражены нитратами, которые, проникая в организм человека, превращаются в нитриты, а это уже канцерогенное вещество, которое может привести к онкологическому заболеванию.
Загрязнение атмосферы зависит от мощности и расположения источников выбросов, от метеорологических условий. Аэрозоли, поступающие в атмосферу, содержат продукты неполного сгорания топлива, а также токсичные оксиды и соли многих химических элементов [1, с.6].
1.2. Описание мест отбора проб
Для отбора проб были выбраны шесть пробных площадок размером 3х3 метра, четыре из них расположены в городе, две – в окрестностях с западной и восточной стороны. Площадки располагаются среди снежного массива, не нарушенного первичного залегания, не имеют следов искусственного навала или расчист ки снега, включений различного роды бытовых или промышленных отходов, забрызганных грязью участков, следов лыжни и т.п.
Площадка №1
Площадка находится на расстоянии трех километров от последнего строения к западу от города, в двухстах метров от автодороги. Площадка расположена на возвышенности, продуваемая ветром. Растительный покров – верховое болото.
Площадка №2
Площадка находится в районе железнодорожного вокзала, в сорока метрах к югу от шоссе, в понижении: пойма долины реки Тында. Растительность: осина Давида, ива козья, береза плосколистная.
Площадка №3
Площадка находится в районе профилактория «Надежда», восточные окрестности города, относительно ровная поверхность. Растительность: смешанный лес – сосна обыкновенная, лиственница даурская, береза плосколистная, в подлеске – шиповник иглистый.
Площадка №4
Площадка находится на шестом километре к востоку от города, у старичных озер. Ровная местность. Пойменный лес. Основные древесные породы: осина Давида, береза плосколистная, ива козья, рябинник рябинолистный, среди трав преобладает вейник Лангсдорфа.
Площадка №5
Площадка находится на улице Амурской, у здания Управления ФСБ, растительность: посадки березы.
Площадка №6
Находится на улице Багульной, склон юго-западной экспозиции. Древостой отсутствует, частные дома и хозяйственные строения.
Площадка №7
Территория МОБУ «СОШ № 7», на улице Школьной ,5.По левой стороне от крыльца школы, на участке с растениями таёжно-лиственных лесов. Растительность: посадки берёзы, яблони, черёмухи, ивы козьей,сосны.
2.ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ СНЕЖНОГО ПОКРОВА
Г. ТЫНДЫ
2.1. Отбор проб снега
Каждая проба снега является сборной пробой, состоящей из пяти кернов, отбираемых в отдельных точках выбранной для опробования пло щадки.
На каждой площадке частные пробы (керны) мы отбирали рядом в нескольких точках площадки (до пяти точек). Объем сборной пробы должен быть не менее двух с половиной литров талой воды.
Частные пробы (керны) мы вырезали с помощью совка и лопаты, заглубляемых на всю толщу снежного покрова. Нижняя часть снежного керна тщательно очищалась от частиц грунта и растительных остат ков и, затем, ссыпали в полиэтиленовый мешок и плотно завязывали.
В таком виде пробы транспортировали к месту обработки в школу.
2.2. Оформление отобранных проб
В процессе отбора пробы составлено описание, включающее следующие сведения:
- наименование населенного пункта;
- номер пробы;
- дата отбора пробы;
- место отбора пробы и её привязка к объекту (название промышленного объекта или транспортной магистрали, или жилого района);
- характеристика места отбора (описание площадки);
- количество взятых кернов снега на площадке, которые объединены в одну пробу;
- средняя толщина снежного покрова, вычисленная по изме рениям толщины снега для отдельных кернов.
Отбор проб производился 26 февраля 2012 года.
Погодные условия: день ясный, солнечный, безветренный, температура воздуха -26 С.
Отбор проб производился на площадках размером 3х3 метра, методом конверта, отбирались пять кернов, затем они смешивались вместе в одном мешке. В период таяния снега производилась его фильтрация.
2.3. Предварительная обработка проб снега
Растапливанию и фильтрованию подлежал весь объем пробы. Операцию фильтрования проводили непосредст венно в момент растапливания снега, т.к. при хранении талой воды в течение нескольких часов, на стенках сосуда, у поверх ности, образуется несмываемая жирная сажистая пленка углево дородных соединений, захватывающая часть тонкодисперсной фракции твердых частиц, что искажает истинные величины содер жания в пробе других ингредиентов.
Осадок твердых частиц был полностью выведен на фильтр.
2.4. Фильтрование и определение твердых веществ
Используемые для фильтрования фильтры пронуме ровали, осторожно сложили вчетверо. На середине края четвертинки написали порядковый номер фильтра простым ка рандашом и записали в специальную тетрадь. Здесь же записываются номера бюксов и их веса.
Взвешивание бюксов проводили 2 раза до установления постоянного веса. Бюксы поставили в сушильный шкаф на 1 час, ох ладили в эксикаторе (20 минут). Для дальнейших расчетов приняли наименьший вес.
Далее взвешенный чистый фильтр закладывали в воронку (рис.1)так, чтобы он плотно прилегал к стенкам. В течение всей операции фильтрования к фильтру при касаться нельзя. При этом оставили зазор для выхода воздуха из сосуда по мере его заполнения водой.
В стаканы ложкой закладывали снег для растапливания, убираются растительные остатки.
Растапливание снега проводили при комнатной температуре. По мере накопления талой воды в стаканах ее сливали на фильтр. При этом необходимо следить, чтобы фильтр был заполнен водой не более чем на 3/4 высоты.
Подводится итог суммарному количеству воды в пробе, который и записывается в сопроводительный документ.
По окончании фильтрования фильтр с осадком просушивается. Для этой цели он оставляется в воронке, на 2 дня в теплом помещении. Сверху воронка укрывается по лотенцем. Высушенный фильтр извлекают из воронки пинцетом и до сушивают в сушильной шкафу при температуре не выше 60 С в тече нии двух часов. Досушенный фильтр взвешивается, вес записывается. Досушенный фильтр с осадком взвешивают (аналогично взвешиванию чистых фильтров). Затем производится расчет содержания твердых веществ. Фильтрат используется для определения величины рН, сульфат-иона, хлора-ионов, фенолов. [4, с.17]
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415 Рис.1. Подготовка фильтра к работе
2.5. Определение рН
Методика предназначена для определения величины рН в про бах атмосферных осадков в диапазоне 2-10. Для определения рН поль зовались колориметрическим методом (с помощью шкалы рН).
В пробирку наливали 10 мл исследуемого фильтрата, прибавляли 0,5 мл комбинированного индикатора. Затем пробирку взять у отверстия двумя пальцами левой руки и слегка ударить по ней указательным и средним пальцами правой руки (поочередно) до полного перемешивания индикатора со всем объемом жидкости.
После этого определяем рН испытуемой жидкости путем сопоставления ее окраски с окраской эталонов стандартной шкалы. Если окраска испытуемой жидкости является промежуточной между окрасками двух рядов, расположенных в стандартной шкале пробирок-эталонов, то берется среднее из значений рН, обозначенных на этих пробирках-эталонах.
2.6.Определение сульфат-иона в снежном покрове
Методика предназначена для определения массовой концент рации сульфат-ионов в пробах атмосферных осадков в диапазоне 0,5 - 30,0 мг/дм3.
Для выполнения измерений применялись следующие средства измерений и вспомогательные устройства химической лаборатории санитарно-эпидемиологического отдела ФГУЗ:
- фотоэлектроколориметр,
- весы аналитические,
- пипетки,
- бюретка,
- секундомер,
- пробирки,
- шкаф сушильный,
- реактивы: вода дистиллированная; бария хлорид, калия сульфат; кислота азотная, стандарт-титр; спирт этиловый, этиленгликоль, ч.д.а.
Приготовление растворов и установление градуировочной характеристики проведено лаборантом.
1)Исходный раствор сульфата калия 200 мг/л. 0,З628 мг сульфата калия, высушенного при 105°С, растворяют в небольшом количестве дистилированной воды в мерной колбе вместимостью 1000 см3 и доводят дистиллированной водой до метки. Полученный раствор суль фата калия соответствует раствору с массовой концентрацией суль фат-ионов 200 мг/л..
2) Раствор азотной кислоты 0,1 моль/л готовят из стандарт-титра.
3) Хлорид бария, раствор 0,25 моль/л. Помещают 6 г хлорида бария без предварительного высушивания в мерную колбу вместимостью 100 см3; доводят объем до метки раствором азотной кислоты концент рацией 0,1 моль/л и тщательно перемешивают.
4) Этиловый спирт-ректификат высшей очистки очищают в перегонном аппарате на водяной бане при температуре 78,4°С.
5) Осаждающий реактив готовят смешиванием трех равных объемов эти лового спирта трех равных объемов этиленгликоля или глицерина и одного объема свежеприготовленного раствора хлорида бария. Осаж дающий реактив готов через 5 суток. Хранить его необходимо в тем ном месте.
Установление градуировочной характеристики.
Градуировочную характеристику, выражающую зависимость опти ческой плотности от массовой концентрации сульфат-ионов, уста навливают по пяти сериям растворов для градуировки. Каждую серию, состоящую из тринадцати растворов, готовят из исходного раствора сульфата калия. Растворы для установления градуировочной характе ристики готовят в мерных колбах вместимостью 500 мл. Для этого в каждую колбу вливают раствор для градуировки, доводят объем дистил лированной водой до метки и тщательно перемешивают.
Гравировочные характеристики - устанавливают для двух диапазонов массовых концентраций сульфат-ионов: 1,0-8,0 и 6,0-32 мг/л. Для установления градуировочной характеристики в первом диапазоне отбирают по 25 см каждого раствора в пробирки, приливают по 4 мл осаждающего реактива, содержимое пробирок тщательно переме шивает стеклянной палочкой с расплющенным концом. Через 6 мин, из меряют оптическую плотность образовавшейся суспензии сульфата бария относительно дистиллированной воды при Я = 400 в кю ветах с расстоянием между рабочими гранями 5 см.
Одновременно готовят нулевой раствор. Для этого к 25 мл дистил лированной воды приливают осаждающего реактива и тщательно пере мешивают стеклянной палочкой. Через 6 мин измеряют оптическую плотность относительно дистиллированной воды. Для построения градуировочной характеристики во втором диапазоне концентраций отбирают по 10 мл каждого раствора, приливают по 4 мл осаждающего реактива, тщательно перемешивают стеклянной палочкой с расплющен ным концом и через 6 мин измеряют оптическую плотность суспензии относительно дистиллированной воды при Я = 400 нм в кюветах с расстоянием между рабочими гранями 3 см. Для приготовления нулевого раствора отбирают по 10 мл дистиллированной воды, приливают 4 мл осаждающего реактива, тщательно перемешивают и через 6 мин изме ряют оптическую плотность относительно дистиллированной воды. Проводят измерение 5 нулевых растворов в каждом диапазоне. По по лученным данным строят градуировочные характеристики для каждого диапазона концентрации сульфат-ионов [2, с.3].
Выполнение измерений
Отбирают в пробирки по 25 см (мл) пробы атмосферных осадков В каждую пробирку приливают по 4 мл осаждающего реактива, интенсивно перемешивают стеклянной палочкой с расплющенным концом и через 6 мин измеряют оп тическую плотность образовавшейся суспензии сульфата бария при Я = 400 нм относительно дистиллированной воды.
2.7. Определение хлорид-иона
Метод основан на осаждении хлорид-иона в нейтральной или слабо щелочной среде азотнокислым серебром в присутствии хромово-кислого калия в качестве индикатора. После осаждения хлорида серебра в точке эквивалентности образуется хромовокислое серебро, при этом желтая окраска раствора переходит в оранжево-желтую. Точность мето да 13 мг/дм3.
Аппаратура, материалы и реактивы. Посуда мерная стеклянная лабораторная вместимостью:
пипетки 100, 50 и 10 см3 без делений; пипетка 1 см3 с делением через 0,01 см3;
цилиндр мерный 100 см3;
бюретка 25 см3 со стеклянным краном.
Колбы конические по ГОСТ 25336, вместимостью 250 см3.
Капельница по ГОСТ 25336.
Пробирки колориметрические с отметкой на 5 см3.
Воронки стеклянные по ГОСТ 25336.
Фильтры беззольные «белая лента».
Серебро азотнокислое по ГОСТ 1277.
Натрий хлористый по ГОСТ 4233.
Квасцы алюмокалиевые (алюминий-калий сернокислый) по ГОСТ 4329.
Калий хромовокислый по ГОСТ 4459.
Аммиак водный по ГОСТ 3760, 25%-ный раствор.
Вода дистиллированная по ГОСТ 6709.
Все реактивы, используемые для анализа, должны быть квалифи кации чистые для анализа (ч. д. а),
Подготовка к анализу
Приготовление титрованного раствора азотнокислого серебра 2,40 г химически чистого АgМО3 растворяют в дистиллированной воде и доводят объем раствора дистиллированной водой до 1 дм3. 1 см3 раствора эквивалентен 0,5 мг С1-. Раствор хранят в склянке из темного стекла.
Приготовление 10%-ного раствора (подкисленного азотной кис лотой) азотнокислого серебра 10 г АgNО3 растворяют в 90 см3 дистиллированной воды и добавля ют 12 капли HN03.
Приготовление титрованного раствора хлористого натрия 0,8245 г химически чистого NаС1, высушенного при 105 °С, ра створяют в дистиллированной воде и доводят объем раствора дис тиллированной водой до 1 дм3.
1 см3 раствора содержит 0,5 мг С1-.
Приготовление гидроокиси алюминия
125 г алюмокалиевых квасцов [АlК(SО4)2 12Н2О] растворяют в 1 дм3 дистиллированной воды, нагревают до 60 °С и постепенно при бавляют 55 см3 концентрированного раствора аммиака при постоянном перемешивании. После отстаивания в течение 1 ч осадок переносят в большой стакан и промывают декантацией дистиллированной водой до исчезновения реакции на хлориды.
Приготовление 5%-ного раствора хромовокислого калия
50 г К2СгО4 растворяют в небольшом объеме дистиллированной воды и доводят объем раствора дистиллированной водой до 1 дм3.
Установка поправочного коэффициента к раствору азотнокис лого серебра
В коническую колбу вносят пипеткой 10 см3 раствора хлористого натрия и 90 см3 дистиллированной воды, добавляют 1 см3 раствора хромовокислого калия и титруют раствором азотнокислого серебра до перехода лимонно-желтой окраски мутного раствора в оранжево-жел тую, не исчезающую в течение 15-20 с. Полученный результат счита ют ориентировочным. К оттитрованной пробе прибавляют 1-2 капли раствора хлористого натрия до получения желтой окраски. Эта проба является контрольной при повторном, более точном определении. Для этого отбирают новую порцию раствора хлористого натрия и титруют азотнокислым серебром до получения незначительной разницы оттен ков слабо-оранжевого в титруемом растворе и желтого в контрольной пробе.
Поправочный коэффициент (К) вычисляют по формуле:
К =10/n
где n количество азотнокислого серебра, израсходованное на тит рование, см3.
Качественное определение
В колориметрическую пробирку наливают 5 см3 воды и добавляют три капли 10 %-ного раствора азотнокислого серебра. Примерное со держание хлор-иона определяют по осадку или мути в соответствии с требованиями таблицы.
Таблица 1.
Характеристика осадка
Характеристика осадка или мути
Содержание С1". мг/дм3
1.Опалесценция или слабая муть
2.Сильная муть
3.Образуются хлопья, осаждаются не сразу
4.Белый объемный осадок
1-10
10-50
50-100
Более 110
Количественное определение
В зависимости от результатов качественного определения отбирают 100 см3 испытуемой воды или меньший ее объем (1050 см3) и доводят до 100 см3 дистиллированной водой. Без разбавления определяются хлориды в концентрации до 100 мг/дм3. рН титруемой пробы должен быть в пределах 610. Если вода мутная, ее фильтруют через беззольный фильтр, промытый горячей водой. Если вода имеет цветность выше 30°, пробу обесцвечивают добавлением гидроокиси алюминия. Для этого к 200 см3 пробы добавляют 6 см3 суспензии гидроокиси алюминия, а смесь встряхивают до обесцвечивания жидкости. Затем пробу фильтруют через беззольный фильтр. Первые порции фильтрата отбрасывают. Отмеренный объем воды вносят в две конические колбы и прибавляют по 1 см3 раствора хромовокислого калия. Одну пробу титруют раствором азотнокислого серебра до появления слабого оранжевого оттенка, вторую пробу используют в качеств контрольной пробы. При значительном содержании хлоридов образуется осадок АgС1, мешающий определению. В этом случае к оттитрованной первой пробе приливают 23 капли титрованного раствора NаС1 до исчезновения оранжевого оттенка, затем титруют вторую пробу, пользуясь первой, как контрольной пробой.
Определению мешают: ортофосфаты в концентрации, превышаю щей 25 мг/дм3; железо в концентрации более 10 мг/дм3. Бромиды и йодиды определяются в концентрациях; эквивалентных С1~. При обыч ном содержании в водопроводной воде они не мешают определению.
Обработка результатов
Содержание хлор-иона (X), мг/дм3, вычисляют по формуле
Х= n K g 1000 / V
где n количество азотнокислого серебра, израсходованное на титро вание, см3;
К поправочный коэффициент к титру раствора нитрата серебра; g количество хлор-иона, соответствующее 1 см3 раствора азотнокислого серебра, мг;
V объем пробы, взятый для определения, см3 [2, с.11].
2.8. Колориметрический метод с фенолдисульфатокислотой
Метод основан на реакции между нитратами и фенолдисульфоновой кислотой с образованием нитропроизводных фенола, которые со щелочами образуют соединения, окрашенные в желтый цвет.
Чувствительность метода 0,1 мг/дм3 нитратного азота.
Аппаратура, материалы и реактивы:
Фотоэлекгроколориметр, баня водяная, электроплитка.
Посуда мерная стеклянная лабораторная по ГОСТ 1770, ГОСТ 29227, вместимостью: колбы мерные 50, 100, 500 и 1000 см3, пипетки 12 см3 с делениями 0,01 см3 и 510 см3 с делениями 0,1 см3, цилиндр измери тельный 10 см3.
Стаканы стеклянные по ГОСТ 25336.
Цилиндры колориметрические стеклянные вместимостью 50 или 100 см3 по ГОСТ 25336.
Чашки фарфоровые выпарительные вместимостью 150200 см3 по ГОСТ 9147.
Аммиак водный по ГОСТ 3760.
Калий азотнокислый по ГОСТ 4217.
Квасцы алюмоаммонийные (алюминий-аммоний сернокислый) по ГОСТ 4238.
Квасцы алюмокалиевые (алюминий-калий сернокислый) по ГОСТ 4329.
Кислота серная по ГОСТ 4204.
Фенол кристаллический.
Хлороформ (трихлорметан).
Серебро сернокислое.
Вода дистиллированная по ГОСТ 6709.
Палочки стеклянные.
Все реактивы должны быть квалификации чистые для анализа (ч. д. а.) и не содержать примесей нитратов.
Подготовка к анализу:
1. Приготовление основного стандартного раствора азотнокислого калия
0,7218 г азотнокислого калия, высушенного при (105 ± 2) °С, растворяют в мерной колбе в дистиллированной воде, доводят объем до 1 дм3 и добавляют 1 см3 хлороформа. 1 см3 этого раствора содержит 0,1 мг нитратного азота.
2. Приготовление рабочего стандартного раствора азотнокислого калия
50 см3 основного раствора выпаривают досуха на водяной бане, затем к охлажденному сухому остатку добавляют 2 см3 фенолдисульфоновой кислоты и тщательно растирают стеклянной палочкой до пол ного смешения с сухим остатком. Затем добавляют несколько кубичес ких сантиметров дистиллированной воды, количественно переносят в мерную колбу вместимостью 500 см3 и доводят объем до метки дис тиллированной водой. 1 см3 этого раствора содержит 0,01 мг нитратного азота.
3. Приготовление суспензии гидроокиси алюминия
125 г алюмоаммонийных квасцов NН4А1(SО4)2 12Н2О или алюмокалиевых квасцов КА1 (SО4)2 12Н2О растворяют в 1 дм3 дистиллиро ванной воды. Затем раствор подогревают до 60 °С и постепенно, при постоянном помешивании, добавляют 55 см3 концентрированного раствора аммиака. После отстаивания в течение 1 ч осадок переносят в большой стакан и промывают декантацией дистиллированной водой до отсутствия в промывной воде аммиака, хлоридов и нитратов.
4. Приготовление фенолдисулъфокислоты
25 г кристаллического бесцветного фенола (если препарат окрашен, необходима его очистка перегонкой) растворяют в 150 см3 концентри рованной серной кислоты и нагревают в течение 6 ч на водяной бане в колбе с обратным холодильником. Раствор хранят в склянке из темно го стекла с притертой пробкой.
5. Приготовление раствора сернокислого серебра
4,40 г сернокислого серебра Аg2SО4 растворяют в дистиллирован ной воде и доводят в мерной колбе дистиллированной водой до 1 дм3. 1 см3 раствора приблизительно эквивалентен 1 мг С1-. Раствор хранят в склянке из темного стекла с притертой пробкой.
6. Приготовление шкалы стандартных растворов
Для визуального определения в колориметрические цилиндры вместимостью по 50 см3 вносят 0,0; 0,5; 0,7; 1,0; 1,5; 2,0; 3,5; 6,0; 10; 15; 20 и 30 см3 рабочего раствора азотнокислого калия (1 см3 0,01 мг N). Если используются цилиндры вместимостью по 100 см3, количество стандартного раствора удваивают, что соответствует содер жанию нитратного азота в стандартных растворах шкалы от 0,1 до 6,0 мг/дм3 нитратного азота. В каждый цилиндр добавляют по 2 см3 фенолдисульфоновой кислоты и 56 см3 щелочи (NН4ОН) до макси мального развития окраски. Объем раствора в цилиндрах доводят дис тиллированной водой до метки и перемешивают. Приготовленная стан дартная шкала может сохраняться в течение нескольких недель без изменения окраски раствора.
При определении нитратов с помощью электрофотоколориметра для построения калибровочного графика используют эти же стандартные растворы. Оптическую плотность окрашенных растворов измеряют на фотоэлектроколориметре с синим светофильтром (Я = 480 нм) в кюве тах с толщиной рабочего слоя 15 см. Из найденных значений опти ческих плотностей вычитают оптическую плотность нулевой пробы. Полученные результаты наносят на график.
Проведение анализа
Определению мешают хлориды в концентрации более 10 мг/дм3. Их влияние устраняют в ходе анализа добавлением серно кислого серебра. При содержании нитритов более 0,7 мг/дм3 получа ются завышенные результаты (обычно в питьевых водах нитриты в этих концентрациях не встречаются). Определению мешает цветность воды (более 2025°). В этом случае к 150 см3 исследуемой воды добавляют 3 см3 суспензии гидроокиси алюминия, пробу тщательно перемешивают и после отстаивания в течение нескольких минут осадок отфильтровывают, первую порцию фильтрата отбрасывают. Для анализа отбирают 10 или 100 см3 прозрачной воды или фильтрата (содержание нитратного азота в этом объеме не должно превышать 0,6 мг), добавляют раствор сернокислого серебра в количестве, эквива лентном содержанию хлор-иона в исследуемой пробе. Выпаривают в фарфоровой чашке на водяной бане досуха (осадок хлорида серебра отфильтровывают в том случае когда содержание С1- превышает 15 мг в определяемом объеме. После охлаждения сухого остатка до бавляют в чашку 2 см3 раствора фенолдисульфоновой кислоты и тот час растирают стеклянной палочкой до полного смешения с сухим остатком. Добавляют 20 см3 дистиллированной воды и около 56 см3 концентрированного раствора аммиака до максимального развития ок раски. Окрашенный раствор переносят в колориметрический цилиндр вместимостью 100 или 50 см3 и доводят дистиллированной водой до метки. Сравнение окраски исследуемой пробы производят визуаль ным методом, пользуясь шкалой стандартных растворов, или фотомет рическим методом, измеряя оптическую плотность окрашенного ра створа исследуемой пробы в тех же условиях, как при построении калибровочной кривой.
Обработка результатов
Содержание нитратов (X), мг/дм3, вычисляют по формуле в пере счете на нитратный азот
X =CV1/ V
где С содержание нитратов, найденное по калибровочному графику или шкале стандартных растворов, мг/дм3;
V1 объем окрашенной пробы (100 или 50 см3);
V объем пробы, взятый для анализа, см3.
Допустимое расхождение между повторными определениями 0,1 мг/дм3 при содержании в воде нитратного азота до 5 мг/дм3, при более высоких концентрациях 0,5 мг/дм3 [2, С..73].
3. ОБРАБОТКА И ПРЕДСТАВЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
Конечной целью первичной обработки результатов измерений является получение значений концентрации загрязняющих веществ в снеге.
Исходные данные и расчетные формулы
Исходные данные для каждой пробы включают следующие параметры:
а) общий объем талой воды V (л)
б) массу (мг) чистого фильтра (до фильтрования) m1 и то же фильтра, но с осадком и после просушки m2.
Полученные результаты вывели в таблицу.
Итак, мы видим, что по состоянию снега наиболее насыщенный загрязняющими веществами является проба снега с площадки № 2, и вес фильтра этой же пробы стал тяжелее на 2,5 мг после фильтрации.
Таблица 2.
Физические данные снежного покрова
№
пр.
Высота снежного покрова
Ср.
высо-
та, см
Состояние
снега
К-во
талой воды
Вес фильтра
Запылен.
снежн.
Покрова
(мг)
Керн
№1
Керн
№2
Керн
№3
Керн
№4
Керн
№5
до
пос
1
23
22
25
25
25
24
Белый,рыхл. кристаллич.
2,8 л
1 мг
1,8 мг
0,8
2
30
35
30
30
35
32
Черный, кристаллообр.
2,8 л
1 мг
3,5 мг
2,5
3
30
30
26
30
25
29
Св.серый рыхлый, м/дис.
2,8 л
1 мг
2,5 мг
1,5
4
35
30
30
35
35
33
Серый,рыхл.
2,8 л
1 мг
2,3 мг
1,3
5
27
30
27
25
30
24
Св.серый,рых.
2,8 л
1 мг
2,1 мг
1,1
6
32
33
33
30
32
31
Серый,рыхл.
2,8 л
1 мг
2,1 мг
1,1
Выполнение измерений
Массовую концентрацию сульфат-иона в пробе находят из градуи ровочной характеристики по разности оптических плотностей исследу емой суспензии и нулевой пробы
Таблица 3.
Результаты химического анализа фильтрата и твердых частиц
№
пробы
рН
Концентрация загрязняющих веществ
2-
SO4
Cl -,
мг/дм
-NO3
Фенолы
мс/ дм3
1
6,4
2 мг/дм
1,06
0,5 мг/дм3
менее 0,005
2
7,2
Менее 2
1,48
0,5
менее 0,005
3
7,0
2 мг/дм
1,48
0,1
менее 0,005
4
7,0
2 мг/дм
1,48
0,1
менее 0,005
5
6,7
Менее 2
1,48
0,1
менее 0,005
6
6,9
2 мг/дм
1,17
0,5
менее 0,005
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Для работы по теме наших исследований, мы познакомились с теоретическим материалом. Узнали, как могут сказываться загрязнения окружающей среды на здоровье человека, овладели методикой отбора проб снега, получения фильтрата, определения рН талой воды, познакомились с работой лаборанта Берестневой Людмилы Васильевны и с ней проделали некоторые опыты по определению наличия загрязняющих веществ в снежном покрове.
Полученные результаты анализа проб снега позволили проследить степень загрязнения снежного покрова в различных районах города, а также изменения, обусловленные накоплением загрязняющих веществ.
Наибольшая степень загрязнения снежного покрова отмечается на Площадке №2 (железнодорожный вокзал), затем она постепенно убывает по мере удаления от источника загрязнения. Проба № 1 (3 км к западу от города) считается фоновой, снег на ней искристо-белый. В нашей местности преобладает западный перенос, этим и объясняются полученные результаты. По мере удаления от железнодорожного вокзала, снижается сила воздействия источников загрязнения.
На площадке № 2 источников загрязнения три: КВТК, железнодорожный подвижной состав, автотранспорт. На Площадке № 1 воздействует автотранспорт. На площадке №3 (профилакторий «Надежда») кроме железнодорожного транспорта продолжает свое воздействие на окружающую среду КВТК, так как под воздействием ветров, сюда переносятся загрязняющие частицы.
Наличие загрязняющих газообразных веществ во всех пробах находится в таких дозах, что не могут отрицательно сказываться на здоровье горожан. Однако, наличие сажи – это угроза для здоровья человека. Сажа – канцерогенное вещество, попадая в организм, может вызвать онкологические заболевания.
В перспективе намечается опубликование материалов исследования снежного покрова в экологической газете «ЭкоТында».
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Василенко В.М., Назаров И.М., Фридман Ш.Д. Мониторинг загрязнения снежного покрова. – М.: Гидрометиздат,1985.
2. Временные методические указания для производства отбора и обработки проб снежного покрова в городах и их окрестностях на комплекс загрязняющих веществ". – М.:, ИНГ им. академика Федорова Е.К., 1985.
3.Кузнецова Г.П. Люби и знай свой край. /Под ред.профессора Н.К.Шульмана. - Тында, 2000.
4. Руководство по контролю загрязнения атмосферы, РД 52.04Л86-89. – М.: 1991 г. .
Приложение
Карта-схема города Тынды
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415
13PAGE 15
13PAGE 142315
15