Лабораторна робота № 4 визначення кількості твердих частинок, що випали з повітря

Матеріали: мензурка місткістю 250 мл; хімічний стакан — 2л; гумовий йоржик; сушильна шафа; аналітичні терези; ексикатор; дистильована вода.

Хід роботи. Перелийте рідину з банки в дволітровий чистий хімічний стакан. Використовуючи гумовий йоржик і невелику кількість гарячої дистильованої води, очистіть внутрішні стінки й дно банки від осаду, що прилип до них. Влийте цей осад в стакан, куди була перенесена рідина з банки. Витримайте в сушильній шафі при температурі 105° С протягом 1 год. попередньо вимиту мензурку на 250 мл. Дайте їй остигнути в ексикаторі й зважте на аналітичних терезах з точністю 0,1 мг. Перенесіть невеликими порціями рідину з осадом з хімічного стакана в мензурку, випаровуючи воду після кожної порції. Випаровувати воду слід в сушильній шафі або на електричній плитці, не доводячи воду до кипіння, оскільки з бризками води може бути втрачена частина осаду, а деякі його компоненти можуть розкластися й випаруватися. Висушіть остаточно осад у мензурці в сушильній шафі при температурі 105 "С протягом 1 год. Дайте мензурці з осадом остигнути в ексикаторі й зважте її з точністю до 0,1 мг.

Розрахунки.

1. Визначте масу осаду в мензурці, віднімаючи масу порожньої мензурки від маси мензурки з осадом.

2. Якщо у воду додався хлористий амоній, відніміть його масу від маси осаду. Отримана цифра буде масою осаду, що накопичився в банці протягом 30 діб.

3. Обчисліть площу (в квадратних сантиметрах) горла банки S (виміряйте внутрішній діаметр а з точністю до 1 мм і знайдіть площу S= 0,785d²).

4. Визначіть кількість осаду в міліграмах на 1 см² за 30 діб. Перерахуйте її в грами на квадратний метр або в тонни на квадратний кілометр.

5. Порівняйте отримані цифри кількості твердих частинок з різних місць і зробіть відповідні висновки.

Визначення кількості твердих частинок в одиниці об'єму повітря.

Для проведення дослідження треба мати спеціальне обладнання для збирання матеріалу. Метод ґрунтується на тому, що певний об'єм повітря пропускається крізь фільтр, який уловлює частинки аерозо­лю. В подальшому фільтр із зібраним матеріалом аналізується. Для таких аналізів обладнання випускають деякі зарубіжні фірми (наприклад, корпорація Мілліпор, компанія Коле-Пармер) – повітряні насоси різних типів (у тому числі ручні типу шприців, такі, що працюють від батарей або автомобільних акумуляторів тощо), фільтри і т. п. Дослідження корисно проводити в різних місцевостях, особливо там, де очікується забруднення повітря. Бажано провести аналіз в одному й тому ж місці в один і той же час доби кілька разів, що дало б змогу порівняти результати. Під час збору матеріалу слід врахову­вати напрям і швидкість вітру та інші погодні умови, які можуть вплинути на результати.

Матеріали: насос чи інший пристрій для прокачування повітря (наприклад, пилосос); паперовий фільтр з розмірами пор не більше 0,8 мкм (наприклад, фільтр типу АА Мілліпор); тримач фільтра (наприклад, типу Мілліпор Стеріфіл); аерозольний перехідник; трубка з каліброваним отвором; аналітичні терези; секундомір; пінцет; чашка Петрі.

Хід роботи. Зважте фільтр з точністю до 0,1 мг і вкладіть в тримач. Зберіть апарат. Краще використати готове обладнання, що випускається зарубіжними фірмами (наприклад, корпорацією Мілліпор). З'єднайте аерозольний перехідник через калібрований отвір з насосом ві­домої продуктивності (літрах на хвилину). Прока­чайте повітря крізь фільтр, користуючись даними табл. 5, де наведено мінімальні необхідні об'єми повітря (на практиці ці об'єми можуть бути біль­шими — залежить від ступеня забрудненості повітря твердими част­ками). Обережно вийміть фільтр з тримача пінцетом . Зважте його з точністю до 0,1 мг.

Таблиця 5

Місце збирання повітря	Подача насоса, л/хв	Час роботи насоса, хв.
Кімната	10	28
Село, передмістя, парк	10	14
Міська вулиця	1	28
Завод	1	14

Обчисліть масу осаду на фільтрі шляхом віднімання від маси фільтру з осадом ваги чистого фільтра. Перерахуйте цю величину на міліграми від повітря або в 1 м³. Покладіть фільтр з осадом в чашку Петрі, закрийте її кришкою і збережіть для подальших аналізів

Визначення органічних і неорганічних складових аерозолю. Серед зібраного аерозолю можуть бути частинки як органогенного поход­ження (сажа, гума з автомобільних шин, тирса, пилок рослин тощо), так і неорганічного (піщинки, солі, крупинки металу, цементу та ін). Визначивши кількість тих і других в різних місцях збирання, можна зробити припущення щодо джерела забруднення повітря Наприклад, поблизу будівельних майданчиків в аерозолі будуть переважати неор­ганічні частки, а поблизу ТЕЦ чи котельних — сажа.

Матеріал: фільтр із зібраним аерозолем, що зберігався в чашці Петрі; фарфоровий тигель з кришкою; пальник Бунзена; металева стійка із затискачем і фарфоровою підставкою; спирт; муфельна піч, здатна підвищувати температуру до 750° С.

Хід роботи. Вимийте дистильованою водою невеликий фарфоровий тигель з кришкою. Укріпіть в затискач стійки фарфорову підставку. На підставку поставте тигель й прогрійте його 10 хв. за допомогою пальника Бунзена, щоб випарувались можливі забруднення, які можуть вплинути на результат аналізу. Після остигання тигля до кімнатної температури зважте його з точністю до 0,1 мг. Перенесіть фільтр з осадом в тигель, змочіть його спиртом і спаліть. Закрийте тигель кришкою й помістіть його в муфельну піч. Нагрівайте тигель при температурі 750° С протягом 20 хв. Вийміть тигель з печі й дайте йому остигнути до кімнатної температури й зважте з точністю до 0,1 мг.

Розрахунки.

Усі органічні складові осаду згоряють або випаровуються внаслідок нагрівання в муфельній печі. Тому, віднімаючи від ваги тигля з осадом до нагрівання вагу тигля після нагрівання, отримаємо вагу органічної фракції аерозолю. Віднімаючи від загальної ваги аерозолю вагу органічної фракції, отримаємо вагу неорганічної фракції осаду.

Контрольні запитання

1. Які вам відомі механізми природного очищення листя рослин від забруднення пилом ?

2. Медики стверджують, що одним з найнебезпечніших для здоров'я людини видів пилу є азбестовий. Чому?

3. Аналізи повітря поблизу залізниці, проведені в різний час. показали, що після модернізації дороги в складі аерозолю повітря різко зменшилась кількість часток сажі, але збільшилась кількість часток міді. Чим це може бути викликане?

ВИВЧЕННЯ ЕКОЛОГІЧНОГО СТАНУ ҐРУНТУ МІСТ

Ґрунт – це верхній тонкий шар земної ори, придатний для життя рослин. Він складається з речовин у трьох станах: твердому (мінерали, шматочки порід, органічні рештки), рідкому (вода з розчиненими в ній речовинами) й газоподібному (повітря й гази, що вивільняються завдяки хімічним і біохімічним реакціям у ґрунті). Ґрунт – середовище життя міріадів організмів (найпростіших, бактерій, грибків, червів, комах, тощо). Вони переробляють ґрунт, змінюючи його фізичний стан і хімічний склад, зокрема таку найважливішу для людини характеристику ґрунту як його родючість, тобто здатність підтримувати життя рослин, які дають людям харчові продукти і корм для домашніх тварин. Родючість ґрунту залежить від багатьох факторів, одним з головних серед яких є вміст у ґрунті органічних речовин (гумусу). Багаті органікою ґрунти мають темне (чорне, коричневе) забарвлення. Найродючішими серед ґрунтів є чорноземи.

ЛАБОРАТОРНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ҐРУНТУ ПІДГОТОВКА ҐРУНТУ ДО АНАЛІЗУ

Матеріали та обладнання: зразки ґрунту, великі аркуші папера фарфорові ступки, сита, пінцети, картонні коробки.

Хід роботи.Розрізняють три проби ґрунту; попередню (польову) лабораторну (середню) та аналітичну. Для лабораторних аналізів беруть невеликі наважки ґрунту (500-1000 г). Більшість аналізів проводять з ґрунтом, висушеним до повітряно-сухого стану, який подрібнюють в ступці і просіюють через сите з отворами 1 мм. Для визначення нітратів використовують ґрунт без попереднього висушування. При визначенні структури використовують сухий ґрунт без попереднього подрібнення. В лабораторії польову пробу ґрунту вагою 500-1000 г розподіляють тонким шаром на аркушах паперу і висушують до повітряно-сухого стану. Приміщення повинно бути сухим і чистим, щоб ґрунт не поглинав газів і парів. Час від часу ґрунт перемішують, відбирають корені, різні включення, подрібнюють великі грудки руками і знову розсипають ґрунт тонким шаром для більш швидкого висихання, яке продовжується кілька днів для доведення ґрунту до повітряно-сухого стану. Потім з ґрунту беруть середню пробу для визначення фізичних властивостей, гумусу, азоту, нітратів. Для цього ґрунт вирівнюють на папері у вигляді квадрату і діагоналями ділять на 4 частини. Дві протилежні частини ґрунту (рис. 2) кладуть у картонну коробку і зберігають в нерозтертому стані. У коробку кладуть етикетку, де вказані дані про ґрунт. Друга етикетка наклеюється на коробку, Ґрунт, що залишився, зважують, добре перемішують, подрібнюють у фарфоровій ступці за допомогою дерев'яного товкачика з гумовим наконечником і просіюють через сито з отворами 1 мм. Використовують сито з кришкою і піддоном. Ґрунт, що не пройшов через сито, знову подрібнюють у ступці і просіюють через сито. Таку операцію по­вторюють доти, поки на ситі не залишаться лише кам'яні частинки. Просіяний через сито ґрунт добре перемішують і розрівнюють тонким шаром на аркуші паперу, ділять на квадрати і з кожного з них беруть по 10г, які використовують для валового аналізу. Решту просіяного ґрунту висипають у банку з кришкою або паперовий пакет і використовують для більшості хімічних аналізів як аналітичну пробу.

Рис. 2. Схема розподілу ґрунту на папері.