Лабораторная работа №4 Изучение степени закисления почв в районах, прилегающих к предприятиям топливно-энергетического комплекса

В настоящее время наблюдается распространение в атмосфере на большие расстояния многих загрязняющих веществ, так называемое дальнее загрязнение. Это обусловлено значительным количеством выбрасываемых в атмосферу загрязняющих веществ, большим временем жизни ряда веществ и продуктов их превращения.

Кислотные и щелочные свойства дождевой воды и аэрозольного вещества определяются наличием в растворах свободных ионов водорода Н⁺ или гидроксила ОН^-, образующихся при диссоциации кислот и щелочей. В естественных условиях дождевые осадки имеют нейтральный или слабокислый характер, что зависит от количества растворенных солей естественного происхождения и от количества растворенной двуокиси углерода. Очень слабоминерализованнные дождевые осадки, находящиеся в равновесии с СО₂ при средних концентарциях в атмосфере имеют значение рН около 5,6, и так как рН=-lg [Н⁺], то указанное значения рН соответствует концентрации свободных ионов водорода 2,5*10^-6г-ион/л. В незагрязненной атмосфере кроме СО₂ могут присутствовать ряд естественных кислотообразующих соединений: окислы азота и азотная кислота, сероводород, двуокись серы и серная кислота, различные органические кислоты.

За счет присутствия указанных соединений значение рН осадков понижается. В то же время, наличие в атмосфере пыли, в особенно в районах с щелочными породами (почвами), ведет к повышению рН. Морские брызги над океаном также ведут к повышению рН атмосферных осадков.

Кислотные свойства осадков (дождей) обусловлены как естественными реакциями, так и антропогенной эмиссией кислот (окислов серы и азота, ведущих к образованию кислот и их солей, а иногда хлористого и фтористого водорода.

Выбросы SО₂ в атмосферу происходят при сжигании топлива, а также промышленной переработке серосодержащего сырья.

При этом протекают реакции, которые можно свести к следующему результату:

2SO₂ + O₂ 2SO₃

2SO₃ + 2H₂O 2H₂SO₄

Процесс вымывания образованной серной кислоты может происходить либо в облаке (внутриоблачное вымывание) либо под облаком (подооблачное вымывание). В первом случае частицы служат ядром конденсации для образующейся капли. Во втором случае частица уже захватывается падающей каплей.

Осадки, содержащие серную и азотную кислоты (кислотные дожди) являются причиной закисления водоемов и почв, что сильно влияет на растительный и животный мир.

Цель работы. Изучение степени закисления почвы в районе расположения предприятий топливно-энергетического комплекса.

Приборы и оборудование. Для выполнения работы используется рН-метр рН-150.

Методика выполнения работы. Образец почвы, взятой в районе предприятия на глубине 3-5 см (около 20г) взвешивают на аналитических весах и переносят в химический стакан, в котором находится 50 мл дистиллированной воды. Смесь тщательно перемешивают и фильтруют через воронку с бумажным фильтром в мерную колбу объемом 100мл. Остаток в стакане несколько раз промывают небольшими порциями дистиллированной воды и отфильтровывают через этот же самый фильтр в мерную колбу. Мерную колбу доливают до метки дистиллированной водой, тщательно перемешивают и отбирают из нее пробу объемом 25 мл. Пробу переносят в химический стакан на 50 мл и опускают в раствор электроды прибора рН-150. Деление шкалы рН-метра, до которого отклонилась стрелка прибора, соответствует значению рН раствора. Полученные данные вносят в таблицу 4.2.

Внимание! В нашем курсе вы должны взять экспериментальные значения рН из таблицы 4.1. При этом вы должны выбрать не меньше, чем два варианта экспериментальных данных с трех предложенных в указаниях!

Таблица 4.1 - Экспериментальные значения рН водных вытяжек образцов почвы

№ эксперимента	Образец почвы	Значение рН
1	1	4,22
	2	5,46
	3	7,28
2	1	3,25
	2	5,45
	3	6,12
3	1	5,23
	2	6,98
	3	8,45

Внесите выбранные экспериментальные данные в таблицу 4.2.

Таблица 4.2 - Экспериментальные значения рН водных вытяжек образцов почвы

№ эксперимента	Образец почвы	Значение рН
1	1
	2
	3
2	1
	2
	3

Далее на основе полученных экспериментальных данных вы должны провести соответствующие расчеты. Водородный показатель рН выступает функцией концентрации ионов водорода в растворе:

рН=-lg [Н⁺], г-ион/л (4.1)

Из этой формулы необходимо найти концентрацию ионов водорода в г-ион/л. Если вы получили концентрацию ионов водорода в г-ионах/л, то в данном конкретном случае именно для ионов водорода она равняется и концентрации в г/л ( напоминаем и вы вспомните, что г-ион/л – это количество граммов данного иону, численно равная его ионной массе, так как масса иона водорода=1, то его 1г-ион =1г!). Если вы имеете значения количества граммов ионов водорода в 1 л, то дальше рассчитайте, сколько его находится в 100 мл раствора, который образовался после промывки навески почвы. Полученные вами в результате расчета данные относительно количества ионов водорода в 100 мл раствора соответствуют его количеству в навеске почвы, то есть в 20г. Имея данные о количестве ионов водорода в 20 г почвы, пересчитайте это количество на 1 кг почвы. Данные расчетов внесите в таблицу 4.3.

Таблица 4.3 – Данные расчетов содержания ионов водорода в почве, взятой вблизи предприятия

№ эксперимента	Образец почвы	Значение рН	Н^+*10^-6,г/л	Сн+, мг/кг почвы
1	1
	2
	3
2	1
	2
	3

Внимание! Тщательно проверьте правильность своих расчетов! (таблица 4.4) .

Таблица 4.4 - Правильные расчеты к лабораторной работе №4.

№ эксперимента	Образец почвы	Значение рН	Н^+*10^-6,г/л	Сн+, мг/кг почвы
1	1	4,22	60,26	0,301
	2	5,46	3,47	0,017
	3	7,28	0,05	0,0002
2	1	3,25	562,34	2,811
	2	5,45	3,55	0,018
	3	6,12	0,76	0,004
3	1	5,23	5,89	0,029
	2	6,98	0,10	0,0005
	3	8,45	0,04	0,0002

Тест-контроль.

4.1. Какие загрязняющие вещества в атмосфере являются причиной выпадения кислых дождей?

“А” – пыль;

“Б” – оксиды серы и азота;

“В” – углеводороды.

4.2. Вследствие какой реакции образуются кислотные осадки?

“А” – вследствие растворения соединений серы и азота в воде.

“Б”– вследствие химического взаимодействия кислых соединений серы и азота с атмосферной водой.

“В” – вследствие синтеза оксидов серы и азота под действием атмосферной влаги.