83

Оглавление Введение........................................................................................ Лабораторная работа 1. Исследование физических свойств воды……………………………………………………		6 7
1.1.	Определение запаха..........................................................	9
1.2.	Определение цвет…..........................................................	10
1.3.	Определение плотности…................................................	11
1.4.	Определение мутности.....................................................	11
1.5.	Определение прозрачности.............................................	12
1.6.	Определение рН.................................................................	12
1.7.	Определение взвешенных веществ................................	12
1.8.	Определение сухого остатка............................................	13
Лабораторная работа 2. Химический анализ воды.............		14
2.1.	Щелочность........................................................................	15
2.1.1.	Определение щелочности, вызываемой средними карбонатами (CO3^2)^-…….................................................	15
2.1.2.	Определение общей щелочности (HCO3^-)......................	16
2.2.	Определение кислотности..............................................	17
2.3.	Определение содержания ионов хлора..........................	18
2.3.1.	Качественное определение хлоридов...........................	18
2.4.	Определение сульфат-ионов...........................................	18
2.5.	Определение жесткости воды ........................................	19
2.5.1.	Определение временной жесткости..............................	20
2.6.	УИРС....................................................................................	21
2.6.1.	Количественное определение содержания хлорид-иона…….................................................................	21
2.6.2.	Определение общей жесткости.....................................	22
2.6.3.	Определение перманганатной окисляемости..............	24
Лабораторная работа 3. Биогенных веществ..........................		27
3.1.	Определение ионов аммония..........................................	28
3.1.1.	Качественное определение ионов аммония...................	28
3.1.2.	Количественное определение ионов аммония..............	28
3.2.	Определение нитритного азота.......................................	30
3.2.1.	Качественное определение нитритного и нитратного азота............................................................................	30
3.2.2.	Количественное определение нитритного азота.........	31
3.3.	Обнаружение ионов Fe^2+ и Fe^3+…................ .................	32
3.3.1.	Качественное обнаружение Fe^2+....................................	32
3.3.2.	Качественное обнаружение Fe^3+....................................	33
3.3.3.	Качественное определение с приближенной количественной оценкой.......................................	33
3.4. Количественное определение содержания в воде общего железа (УИРС)......................................................		34
Лабораторная работа 4. Анализ снега......................................		35
4.1.	Определение количества твердых загрязняющих частиц..................................................................................	37
4.2.	Определение рН снега.....................................................	37
4.3.	Определение ионного состава фильтрата....................	38
4.3.1.	Качественное определение хлоридов (Cl ^-)…................	38
4.3.2.	Качественное определение сульфатов (SO^2-4)…...........	38
4.3.3.	Качественное определение кальция (Ca^2+)…...............	38
4.4.	Определение щелочности снега.....................................	39
4.4.1.	Определение щелочности, вызываемой средними карбонатами (CО3)^2-.........................................................	39
4.4.2.	Определение общей щелочности (HCO3^-)......................	39
Лабораторная работа 5. Определение нитратов в растительной продукции……………………………………………		40
5.1.	Определение нитратов....................................................	43
Работа 6. Качество пищевых продуктов...................................		45
6.1.	Качество и фальсификация пищевых продуктов......	45
6.1.1.	Анализ мяса........................................................................	48
6.1.2.	Анализ молока………........................................................	48
6.1.3.	Анализ сливочного масла.................................................	50
6.1.4.	Анализ жира.......................................................................	50
6.1.5.	Анализ меда........................................................................	51
6.1.6.	Анализ кофе........................................................................	52
6.1.7.	Анализ шоколада...............................................................	52
6.2.	Определение следов радиоактивного загрязнение в продуктах питания...........................................................	52
Лабораторная работа 7. Определение структуры почвы......		55
7.1.	Исследование почвенного профиля...............................	58
7.2.	Определение гранулометрического состава почвы..	58
7.2.1.	Метод втирания сырой почвы в ладонь........................	58
7.2.2.	Метод «шнура».................................................................	58
7.3.	Определение структуры почвы......................................	59
7.4.	Определение водопроницаемости почвы....................	59
7.5.	Определение содержания воздуха в образце почвы...	61
Лабораторная работа 8. Определение содержания легкорастворимых форм химических элементов в почве..............		62
8.1.	Обнаружение карбонатов в почве..................................	63
8.2.	Приготовление водной вытяжки почвы......................	64
8.3.	Определение хлорид-ионов в почве..............................	64
8.3.1.	Определение наличия хлоридов в почве.........................	64
8.3.2.	Количественное определение содержания хлорид-ионов………...........................................................	65
8.4.	Обнаружение сульфатов в почве...................................	65
8.5.	Определение содержания нитратного азота в почве дисульфофеновым методом (УИРС)..............................	66
Работа 9. Исследование запыленности воздуха..................		69
9.1.	Воздействие пыли на организм человека....................	70
9.2.	Классификация вредных и отравляющих веществ по степени опасности, их предельно-допустимые концентрации....................................................................	72
9.3.	Гигиеническая оценка запыленности и методы определения концентрации пыли в воздухе...............	73
9.4.	Устройство и принцип работы лабораторной установки……………………….......................................	74
Заключение............................. ......................................................		76
Словарь терминов………………………………………………		77
Библиографический список........................................................		79
Приложение 1.................................................................................		80
Приложение 2.................................................................................		85
Приложение 3.................................................................................		86
Приложение 4.................................................................................		88

Введение

В эпоху научно-технического прогресса воздействие человека на окружающую его среду привело к тому, что выработанные миллионами лет эволюционного природного развития биохимические процессы, химия природной среды подверглись серьезным нарушениям и изменениям.

Кризисные экологические ситуации и бедствия разнообразных уровней, масштабы загрязнения природной среды обуславливают глубокие противоречия во взаимоотношениях общества и природы, характер которых становится все более угрожающим для человечества.

Нынешнему молодому поколению предстоит решать важные экологические проблемы уже в ближайшем будущем. Это предопределяет не только необходимость экологического образования, формирования экологической этики, развития ноосферного мышления, но и важность приобретения навыков и умений для решения практических задач.

Большинство процессов, протекающих в биосфере, как природных, так и антропогенных, представляют собой движение химических элементов и преобразование их соединений. Поэтому можно говорить о химическом единстве всех живых и неживых частей экосистемы.

Данное учебное пособие имеет цель помочь студентам в более глубоком и осознанном усвоении учебной программы курса «Экология» через практические занятия в лаборатории кафедры. Студенты получают возможность самостоятельно провести несложные химические действия, чтобы оценить качество воды по органолептическим показателям, по химическому и биогенному составу, определить уровень загрязнения снежного покрова. На практических опытах студенты знакомятся с методикой определения нитратов в растительной продукции, с некоторыми методами установления качества пищевых продуктов. Две практических работы посвящены вопросам почвенной структуры и содержанию химических элементов в почве. Использование специальной лабораторной установки позволяет провести реализацию весового способа оценки запыленности воздушной среды.

Проведение предусмотренных пособием работ потребует от студента минимума знаний общей химии, биологии и физики и, как надеются авторы, будет способствовать формированию у студентов аналитического и экологического мышления, а также создаст предпосылки для развития интереса у молодого поколения к решению проблем сохранения природной среды.

Лабораторная работа 1 Исследование физических свойств воды

Цель работы: изучить физические свойства воды.

Воды, находящиеся на поверхности планеты (материковые и океанические), образуют геологическую оболочку, называемую гидросферой. Гидросфера находится в тесной связи с другими сферами Земли: литосферой, атмосферой и биосферой.

Большая часть воды (около 97%) находится в океанах и морях и лишь 3% на континентах. Вода входит в состав многих минералов и горных пород, присутствует в почве и во многих живых организмах. Тело взрослого человека на 65% состоит из воды. Она входит в состав всех его органов и тканей: сердце, легкие, почки содержат около 80% воды, кровь – 83%, кости – 30%; тело рыб содержит 80% воды, водоросли – 90%.

Вода жизненно необходима. Человек может прожить без пищи 3 – 4 недели, а без воды – лишь несколько дней. Вода помогает регулировать температуру тела, служит в качестве смазки, облегчающей движения суставов.

Важное свойство воды – растворять другие вещества. Морская вода – прекрасный растворитель. Около 70 элементов периодической системы содержатся в ней в обнаруживаемых количествах. Такое разнообразие элементов определяет состав природных вод.

Состав природных вод. По химическому составу природные воды чрезвычайно разнообразны. Различия обусловлены не только качественным составом и общей концентрацией растворенных веществ, но и соотношением компонентов и различных форм их нахождения в воде.

Растворенные газы находятся в природных водах в виде молекул и частично гидратированных соединений. Минеральные и органические вещества встречаются в истинно растворенном, коллоидном или взвешенном состояниях.

Принято совокупность компонентов, входящих в состав природных вод, условно делить на 5 групп:

1. Макрокомпоненты, к которым относятся ионы Cl^-, SO₄^2-,

HCO₃ ^-, CO₃^2-, Na⁺, K⁺, Mg²⁺, Ca²⁺.

2. Растворенные газы (кислород, азот, диоксид углерода, сероводород и др.).

3. Биогенные элементы (соединения азота, фосфора, кремния).

4. Органические вещества (гумусовые вещества, углеводы, органические кислоты и т. д.).

5. Микроэлементы (Li, Ba, Cu, Br, I, Cr, Mo, радиоактивные элементы).

Вода используется в любых областях хозяйства.

По видам использования природные воды классифицируют следующим образом:

1. Хозяйственно-питьевое водопользование. К нему относят использование водных объектов или их участков в качестве источника хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для водоснабжения предприятий пищевой промышленности.

2. Коммунально-бытовое водопользование предполагает использование водных объектов для купания, занятия спортом и отдыха населения.

3. Рыбохозяйственное водопользование включает в себя использование водных объектов для обитания, размножения и миграции рыб и других водных организмов.

Интенсивное развитие промышленности, техники и благоустройство городов связано с ростом водопотребления. Увеличение водопотребления вызывает, с одной стороны, необходимость вовлечения в оборот вод с менее удовлетворительным качеством, с другой – заставляет считаться с ухудшением качества воды в используемых водоемах из-за возрастания их загрязнения.

Различают следующие виды загрязнений водной среды: минеральные, органические, биологические, тепловые, радиоактивные, твердые отходы (мусор).

Основными источниками загрязнения и засорения рек и водохранилищ являются следующие:

– сточные воды и ливневые стоки промышленных и сельскохозяйственных предприятий;

– коммунально-бытовые и ливневые стоки городов, сельских

населенных пунктов, объектов рекреации;

– сточные воды с объектов животноводства;

– вынос биогенных веществ с сельскохозяйственных угодий;

– массовое использование берегов водохранилищ и рек при неорганизованном отдыхе, интенсивное дачное строительство.

В настоящее время промышленные выбросы превышают допустимые санитарные нормы. Это приводит к увеличению числа людей, страдающих заболеваниями, такими как хронический бронхит, ишемия, аллергия, рак.

Для обеспечения безопасности здоровья населения и нормативных условий санитарно-бытового водопользования состав и свойства воды в водоемах должны соответствовать гигиеническим нормативам вредных веществ, что является важнейшей частью водно-санитарного законодательства.

Один из главных показателей санитарных норм – предельно-допустимая концентрация (ПДК) ядовитых и вредных веществ в воде.

ПДК – концентрация вещества в воде, выше которой вода непригодна для пользования, измеряется в мг/л.

Кроме ПДК используется также другой норматив – лимитирующий показатель вредности (ЛПВ).

ЛПВ – предельная норма неблагоприятных свойств или вредного воздействия. При нормировании качества воды в водоемах питьевого водоснабжения различают три вида ЛПВ: общесанитарный, органолептический, санитарно-токсикологический.

Общесанитарный показатель вредности – максимальная концентрация, не приводящая к нарушению процессов естественного самоочищения водоемов.

Органолептический показатель вредности – максимальная концентрация в воде, при которой не обнаруживается неприемлемых для населения изменений органолептических свойств воды.

Санитарно-токсикологический показатель вредности – максимальная концентрация, не оказывающая неблагоприятного влияния на состояние здоровья человека (см. прил. 1).

Материалы, реактивы, оборудование: пробирки; колбы на 250 мл; мерный цилиндр емкостью 100 мл; цилиндр, градуированный по высоте на сантиметры; эксикатор; бюкс; фарфоровая чашка; фильтр; пипетка; часовое стекло; белая и черная бумага; универсальная индикаторная бумага; беззольные фильтры; pH-метр; аналитические весы; ареометры (денсиметры); термометры; сушильный шкаф.