- •Химия окружающей среды
- •Химия окружающей среды
- •Оглавление
- •Введение
- •I. Химия атмосферы
- •Лабораторная работа № 1
- •Определение содержания азота и кислорода в атмосферном воздухе
- •Методом газовой хроматографии
- •Состав атмосферы вблизи земной поверхности
- •Порядок выполнения работы
- •Требования к отчету
- •Лабораторная работа № 2 Определение содержания углекислого газа в атмосферном воздухе и в воздухе помещения
- •Порядок выполнения работы:
- •Требования к отчету
- •Лабораторная работа № 3 Определение концентрации аммиака в воздухе помещения
- •Порядок выполнения работы
- •Требования к отчету
- •Вопросы для самоподготовки
- •II. Химия гидросферы Лабораторная работа № 4 Определение рН, кислотности и щелочности воды
- •Порядок выполнения работы
- •Требования к отчету
- •Лабораторная работа № 5 Определение сухого и прокаленного остатков и жесткости воды
- •Порядок выполнения работы
- •Требования к отчету
- •Лабораторная работа № 6 Определение содержания анионов в поверхностных водах
- •Порядок выполнения работы
- •Требования к отчету
- •Лабораторная работа № 7 Определение окисляемости природных вод
- •Порядок выполнения работы
- •Требования к отчету
- •Вопросы для самоподготовки
- •III. Химия литосферы Лабораторная работа № 8 Катионообменная способность почв
- •Порядок выполнения работы
- •Требования к отчету
- •Лабораторная работа № 9 Определение содержания в почве подвижного алюминия
- •Порядок выполнения работы
- •Требования к отчету
- •Лабораторная работа№ 10 Определение содержания гумусовых веществ в почве
- •Порядок выполнения работы
- •Требования к отчету
- •Лабораторная работа № 11 Определение нитрифицирующей способности почвы
- •Порядок выполнения работы
- •Требования к отчету
- •Порядок выполнения работы
- •Вопросы для самоподготовки
- •IV. Миграции элементов и соединений в биосфере Лабораторная работа № 13 Исследование фотосинтезирующей деятельности высших растений
- •Последовательные стадии фотосинтеза
- •Порядок выполнения работы
- •Требования к отчету
- •Лабораторная работа 14 Изучение влияния токсичных соединений на фотосинтез водорослей
- •Порядок выполнения работы
- •Требования к отчету
- •Вопросы для самоподготовки
- •Лабораторная работа № 15 Определение содержания нитратов в растительных объектах
- •Порядок выполнения работы
- •Требования к отчету
- •Основные величины и единицы измерения ионизирующего излучения
- •Порядок выполнения работы
- •Требования к отчету
- •Вопросы для самоподготовки
- •Лабораторная работа № 17 Уменьшение содержания хлорофилла в листьях растений – биоиндикационный признак неблагоприятных условий среды
- •Порядок выполнения работы
- •Требования к отчету
- •Результаты анализа
- •Вопросы для самоподготовки
- •Критерии оценки загрязненности поверхностных вод
- •Характеристика индикаторов
- •Важнейшие индикаторы
- •Распределение нитратов в растениях, мг/кг сырой массы
- •Величины хпк, бпк5 и рН в водоемах с различной степенью загрязненности
- •Накопление радионуклидов в биологических объектах
- •Основные термины и определения
- •Библиографический список
- •Химия окружающей среды
- •280201 – Охрана окружающей среды и рациональное
- •308012, Г. Белгород, ул. Костюкова, 46
Порядок выполнения работы
Определение сухого остатка
В прокаленную, охлажденную и взвешенную формовую или кварцевую чашку помещают 30...35 мл анализируемой пробы воды. Воду выпаривают на водяной бане досуха. Затем переносят чашку с остатком в сушильный шкаф и высушивают до постоянной массы при 103...105 °С. Содержание сухого остатка, мг/л, рассчитывают по формуле
,
где а – масса чашки с сухим остатком, мг;b – масса пустой чашки, мг;V -объем анализируемой пробы воды, мл.
Определение прокаленного остатка
Чашку с сухим остатком помещают в предварительно разогретую до 600 °С муфельную печь и прокаливают 15...20 мин.Затем охлаждают чашку немного на воздухе, затем в эксикаторе до комнатной температуры. После полного охлаждения чашу с осадком взвешивают. Прокаливание повторяют до достижения постоянной массы. Расчет ведут также как и для сухого остатка.
Определение общей жесткости воды
В колбу для титрования наливает 100 мл анализируемой пробы, добавляют 3 мл аммиачного буферного раствора и 7... 8 капель индикатора – темно-синего хрома, который окрашивает воду в розово-красный цвет. Затем из бюретки прибавляют по каплям раствор трилона Б, все время тщательно помешивая воду в колбе стеклянной палочкой до перехода цвета раствора из розово-красного в сине-сиреневый.
Особенно интенсивно следует помешивать воду к концу определения, так как переход окраски наступает не мгновенно, а постепенно. Последние капли раствора нужно добавлять медленно, с некоторыми промежутками, не прекращая помешивания воды в колбе.
Общая жесткость испытуемой пробы (мг-экв/л) численно равна объему (в мл) израсходованного 0,1 н. раствора трилона Б, пошедшего на титрование 100 мл воды.
Определение карбонатной жесткости воды
В колбу для титрования наливают 100 мл испытуемой воды и добавляют из капельницы с этикеткой "Метилоранж" две капли раствора, от чего вода окрашивается в соломенно-желтый цвет.
Затем осторожно, по каплям в воду добавляют раствор серной кислоты, одновременно помешивая стеклянной палочкой. Прибавление кислоты прекращают с последней каплей, от которой соломенно-желтый цвет воды переходит в оранжевый. Карбонатная жесткость пресной воды (в мг-экв/л) численно равна объему (в мл) израсходованной 0,1 н. кислоты, пошедшей на титрование 100 мл воды.
Пример. Взято 100 мл воды для определения в ней карбонатной жесткости, израсходовано 1,7 мл серной кислоты. Карбонатная жесткость воды равна 1,7 мг-экв/л.
Определение некарбонатной жесткости воды
Величину некарбонатной жесткости определяют как разность между значениями общей и карбонатной жесткости.
Требования к отчету
В отчете привести название, цель и сущность работы, результаты расчета сухого и прокаленного остатка, видов жесткости. По результатам анализа сделать вывод о принадлежности исследуемой воды к определенной группе жесткости. Сделать предположение о характере подстилающих пород и поступающих стоков.
Лабораторная работа № 6 Определение содержания анионов в поверхностных водах
В поверхностных водах, кроме анионов HCO3-, СО32-,OН-, которые определялись в предыдущих работах, содержится ряд других анионов (SO42-,Cl-,HSiO3-,NO3-,PO43- и др.).
Сульфат-ионы поступают в природные воды в результате растворения гипсовых пород, мирабилита, окисления сульфидов, органических серо-содержащих веществ. Содержание сульфат-ионов может быть достаточно высоким в водах атмосферных осадков вследствие загрязнения воздуха промышленными выбросами. Предельное содержание сульфат-ионов в воде источника централизованного водоснабжения – до 500 мг/л.
Хлориды по общему содержанию в природных водах занимают первое место среди анионов. Они появляются в природных водах при растворении горных пород, содержащих хлориды, выбрасываются в большом количестве при извержении вулканов, являются постоянным компонентом стоков многих предприятий. Содержание их колеблется от десятых долей до тысячи мг/л. Однако в воде рек концентрация хлоридов невелика – она превышает обычно 10-30 мг/л, поэтому повышенное количество хлоридов указывает на загрязнение источника сточными водами. Концентрация хлорид-ионов не должна превышать для питьевой воды 350 мг/л.
Лимитирование верхнего предела концентраций SO42-иCl-обусловлено тем, что более высокие концентрации этих ионов придают воде солоноватый вкус и могут вызвать нарушение в работе желудочно-кишечного тракта у людей. При некоторых соотношенияхSO42-иCl-вода становится агрессивной по отношению к некоторым типам бетона.
В природных водах кремниевая кислота может находиться в формах метакремниевой H2SiO3 (H2О·SiO2), ортокремниевойH4SiO4 (SiO2·2H2О) и поликремниевойH2SiO5 (2SiO2·H2О) кислот. Все эти кислоты при обычных для природных вод значениях рН малорастворимы и образуют в воде коллоидные растворы. Силикаты – нежелательная примесь в воде, питающей котлы, так как дает силикатную накипь на стенках котлов.
Нитраты могут появляться в воде при разложении органических остатков, поступать с атмосферными осадками или стоками, содержащими органические вещества. Содержание их в чистых водоемах оценивается десятыми и сотыми долями мг/л. Допустимое содержание нитратов (по NO3-) в воде питьевого назначения – 45 мг/л.
Присутствие ряда анионов в воде является необходимым для питания растений, нормальной жизнедеятельности плавающих форм живых организмов. Однако избыток анионов может угнетать живые организмы. Избыток нитрат- и фосфат-ионов может привести к эвтрофикации водоемов. Содержание фосфатов в поверхностных водах обычно невелико – сотые и тысячные доли мг/л. Допустимое содержание в питьевой воде – 3,5 мг/л.
Под эвтрофикацией вод понимают обогащение их биогенными элементами (азотом, фосфором, углеродом или веществами, их содержащими); следствие эвтрофикации – интенсивный рост водорослей и других растений, накопление в водоемах органических веществ и других продуктов отмирания организмов. Это создает условия для увеличения численности организмов-редуцентов, питающихся мертвым органическим веществом и разлагающих его до исходных минеральных элементов и СО2. Редуценты в процессе жизнедеятельности интенсивно поглощают кислород. Конечный результат явлений – обескислороживание водной среды и замена аэробных (с участием кислорода) процессов на анаэробные, протекающие в бескислородной среде. Результат анаэробных процессов – выделение в среду сероводорода, метана и других ядовитых загрязняющих веществ. Таким образом, обогащение вод необходимыми для жизни химическими элементами вызывает вторичный крайне отрицательный экологический и санитарно-гигиенический эффект. Явление вызывается природными и антропогенными факторами. Различия в их действии связаны не только с интенсивностью, но и с механизмом отдельных процессов. При эвтрофикации развиваются сине-зеленые водоросли, многие из которых ядовиты. Выделяемые ими вещества относятся к группе фосфор- и серосодержащих органических соединений (нервнопаралитических ядов).
Природная эвтрофикация прoтекает как правило, медленно и зависит от минералогического состава пород и грунтов, окружающих водоемы.
Водоемы с большими запасами воды и расположенные среди кристаллических пород мало подвержены эвтрофикации. Они в течение тысячелетий могут оставаться в олиготрофиом (бедном питательными веществами) состоянии. Пример такого водоема – озеро Байкал. Медленная эвтрофикация характерна также для озер ледникового происхождения. Это основные резервуары озерной чистой воды. Такие водоемы вместе с тем в силу малой насыщенности жизнью и низких температур имеют слабую способность к самоочищению. Поэтому они весьма чувствительно реагируют на загрязнения.
Антропогенной эвтрофикации в настоящее время подвержены практически все внутренние водоемы и некоторые моря. Факторами ее являются минеральные удобрения, а в ряде случаев моющие средства, компоненты которых – поверхностно-активные вещества (ПАВ), изготавливаемые на фосфорной основе. Источниками эвтрофикации вод являются также бытовые и промышленные стоки, животноводческие комплексы, подогретые воды, рекреационные воздействия, преобразования текущих вод в стоячие и другие результаты человеческой деятельности.
Цель работы: Определить содержание основных анионов в природной воде, дать характеристику исследуемой воде, указать возможные пути и последствия от поступления анионов в данный водоем.
Оборудование:нитратомер ЭКО-01, нитратоселективный и хлорсеребряный электроды, пенал для определения фосфатного числа, бюретки для титрования, оловянная палочка.
Реактивы: 0,028 н раствор нитрата серебра, раствор хромовокислого калия, раствор сульфомолибдата аммония, растворKNO3 − 0,1 н.