Оценка химического состава снежного покрова

     а) основной раствор: 0,5844г NaCl, предварительно, прокаленного при 500-600С до полного удаления влаги, растворяют в дистиллированной воде и доводят объем раствора в мерной колбе до 1л.

     б) рабочий раствор, 0,005н. Готовят разбавлением 0,01н. раствора NaCl вдвое. 

 

     3.4 Медь 

     Бицинхонинантный  метод

     Метод основан на реакции ионов меди с 2,2-бихинолин-4,4 дикарбоксидной кислотой (бицинхониновая кислота).

     Ход определения

     50мл  пробы воды наливают в кювету, добавляют реактив и соответствующий  буфер, переливают и фотометрируют  относительно анализируемого раствора  на спектрофотометре DR-2000 (при длине волны 425нм). 

     3.5 Ионы водорода и гидроксильные ионы (рН) 

     Потенциометрический метод

     Метод предназначен для определения содержания ионов водорода в широком диапазоне  рН (от 0 до 14) и температуре (от 0 до 100 С).

     Принцип метода

     Используют  стеклянный электрод (трубка с полым  шариком на конце из специального электродного стекла с водородной функцией). В качестве внутреннего вспомогательного электрода используют хлорсеребряный электрод в стандартном растворе HCl или хлоридном буферном растворе.

     Гальванический  элемент составлен из стеклянного  электрода и хлорсеребряного  электрода сравнения.

     Минимальная определяемая концентрация ионов водорода 10мг-экв/л (14 рН). Перед измерением рН необходимо подготовить рН – метр к работе (см. паспорт прибора).

     Ход определения

     Электроды и термометр тщательно ополаскивают дистиллированной водой, а затем  исследуемой водой. Исследуемую  воду наливают в стакан и измеряют рН. Через 3 и 5 мин. повторяют измерения. Последние два показания прибора  должны быть одинаковыми, т.к. время установления потенциала чистоты электрода 2-3 мин.

     Реактивы

1. Дистиллированная вода. Для боратных и фосфатных растворов следует использовать воду очищенную от СО2 или свежепрокипяченую.
2. Фталатный 0,5М буферный раствор КООС-С6Н4-СООН, рН 4,01 (25 С). 10,211г высушенного при 110 С бифталата калия растворяют в дистиллированной воде и доводят объем при 20 С до 1л.
3. Фосфатный буферный раствор КН2РО4 и Na2HPO4, рН 6,86 (25 С). 1,361г растворяют в мерной колбе на 1л и объем раствора доводят до метки.

     Боратный 0,01М буферный раствор Na2B4O7*10H2O, рН 9,18 (25 С). 3,814г

4. тетрабората натрия, выдержанного несколько дней в эксикаторе над бромидом натрия, растворяют в дистиллированной воде и доводят объем раствора до 1л при 20 С.

     Колориметрический метод

     Принцип метода

     Метод основан на изменении окраски  индикатора, добавленного к исследуемой  воде; полученную окраску исследуемой  воды сравнивают со шкалой, состоящей  из пробирок с растворами, имеющими определенные значения рН. Если окраска  воды совпадает с окраской раствора одной из пробирок шкалы, то величина рН их одинаковая. Используют готовую колориметрическую шкалу, состоящую из ряда запаянных пробирок, содержащих буферные растворы с соответствующими индикаторами. Для приготовления шкалы используют следующий набор индикаторов: бромтимоловый синий – от 6 до 7,6 рН; крезоловый красный – от 7,6 до 8,2 рН; тимоловый синий – от 8,2 до 9,2 рН. Метод позволяет определить рН вод с точностью до 0,1 рН. Интервал измеряемых величин рН 6,0 – 9,2.

     Ход определения

     Пробирку  ополаскивают 2-3 раза исследуемой водой  и наполняют до метки. Затем в  пробирку добавляют раствор индикатора, закрывают пробкой, перемешивают и  сравнивают с окраской растворов  шкалы. В случае точного совпадения тона окраски ее результат принимают за величину рН. Если окраска исследуемой воды соответствует промежуточному тону, то за результат берут среднее значение рН. 

 

     Глава 4. Обсуждение результатов 

     Для химического исследования снежного покрова, нами был проведен отбор  проб на следующих объектах: поселок Шлаковый, поселок Мирный, м-н. Кольное, пл. Ленина, пл. Театральная, ЦПКиО, м-н. Канищево, полученные в 2006г.

     Для сравнения данных в работе приведены  результаты анализов за 2003г.

     Исследования  проводились по определению следующих  параметров: рН, хлориды, сульфаты, некоторые металлы (хром, медь), а так же электропроводность.

     Определение проводилось следующими методами: рН – определяли потенциометрическим  методом, хлориды – с помощью  меркуриметрии, остальные компоненты, выявлены фотометрическим методом на спектрофотометре DR-2000.

     В отобранных пробах наблюдается изменение  концентрации ионов. Наибольшее содержание их отмечено в районе пл. Ленина (29,7мг/л), пл. Театральной (29,6мг/л). Наименьшее содержание ионов наблюдается в м-не. Канищево (18,4мг/л) в отобранных пробах.

     Величина  рН на данных объектах колеблется от 5,5 до 6,5. Наибольшее значение рН наблюдается  в районах: пл. Ленина, пл. Театральная, ЦПКиО – 6,5. Наименьшее значение рН – м-н. Канищево (5,5).

     Значение  жесткости на объектах колеблются от 0,1 до 0,4 ммоль/л. Наибольшее значение наблюдается в м-не. Канищево (0,4ммоль/л), наименьшее – пл. Ленина, м-н. Канищево (0,1ммоль/л).

     Содержание  хлоридов в снежном покрове на данных объектах: наибольшее – поселок  Мирный (1,33мг/л), наименьшее значение – поселок Шлаковый, пл. Ленина, ЦПКиО (0,443мг/л).

     Относительно  содержания сульфатов на объектах, данные анализов показали, что наибольшее количество их обнаружено в районе пл. Ленина (13мг/л). Одинаковое значение в районах: поселка Шлаковый и  поселок Мирный (9мг/л). А наименьшее значение сульфатов в снежном покрове м-на Канищево (5мг/л).

     Определение содержания некоторых металлов (таких  как – медь, хром), показало наличие  их в снежном покрове во всех пробах.

     Наибольшее  значение меди в м-не. Канищево (0,85мг/л). Наименьшее – в м-не. Кальное (0,06мг/л).

     Хром  обнаружен во всех пробах в концентрации – 0,01мг/л.

     Для полученных результатов проведен сравнительный  анализ по данным отбора снежного покрова  на тех же объектах в 2002г.

     Во  всех пробах отмечается тенденция к увеличению общей минерализации. В районе ЦПКиО в 2 раза, пл. Ленина, пл. Театральной, м-не. Канищево – в 1,5 раза.

     Наблюдается возрастание концентрации хлоридов в районах: поселок Шлаковый, поселок  Мирный и уменьшение концентрации в  районах: м-н. Кольное, пл. Ленина, пл. Театральная.

     Отмечена  тенденция к уменьшению концентрации сульфатов в районах: поселка  Шлаковый, поселка Мирный и м-на. Кальное. И только в районе пл. Ленина, концентрация сульфатов увеличилась  в 1,6 раза. В остальных же районах не изменилась.

     Что касается концентрации ионов металлов на данных объектах, то по сравнению  с данными 2002г., концентрация меди в  районах: поселка Шлаковый, поселка  Мирный, пл. Ленина, пл. Театральная  – уменьшалась в 2,5 раза. Но происходит увеличение концентрации меди в м-не. Канищево, почти в 10 раз.

     Содержание  хрома по сравнению с результатами анализа в 2002г. возросло во всех исследуемых  районах. Например, в 2002г. в м-не. Конищево хром не был обнаружен, тогда как  по результатам исследований в 2006г., его концентрация на данном объекте составила 0,01мг/л.

     Наибольший  вклад в минерализацию, по нашим  данным, вносят в 2002г. – сульфаты и  хлориды. Их процентное содержание составляет;

     хлориды: м-н. Кальное – 19%, пл. Ленина – 19%, пл. Театральная – 5%, ЦПКиО – 21%, м-н. Канищево – 17%;

     сульфаты: м-н. Кальное – 53%, пл. Ленина – 42%, пл. Театральная – 23%, ЦПКиО – 45%, м-н. Канищево – 57%.

     В 2006г. процентное содержание хлоридов составило: поселок Шлаковый – 2%, поселок Мирный – 5%, м-н. Кальное – 4%, пл. Ленина – 1%, пл. Театральная – 3%, ЦПКиО – 2%, м-н. Канищево – 5%.

     Содержание  сульфатов составило: поселок Шлаковый – 46%, поселок Мирный – 34%, м-н. Кальное  – 38%, пл. Ленина – 44%, пл. Театральная  – 20%, ЦПКиО – 23%, м-н. Канищево – 27%.

     Как мы видим, из приведенных данных, наблюдается тенденция к понижению концентрации и хлоридов, и сульфатов в снежном покрове на изучаемых объектах. Во всех пробах обнаружены катионы металлов, причем концентрация хрома повысилась по сравнению с данными 2002г., тогда как концентрация катионов меди снизилась за последние годы.

     Результаты  химического исследования снежного покрова  некоторых районов  города Рязани 

     Таблица 1

 

     Выводы

     1.Во  всех анализируемых пробах общая  минерализация увеличивается.

     2.Сохраняется  в осадках преобладание сульфатов,  на долю которых приходится  от 20 до 46% от общей суммы ионов.

     3.Во  всех пробах обнаруживаются катионы  металлов.

     4.Содержание  меди практически на всех участках  снизилось.

     5.Хром  обнаружен во всех пробах, концентрация  его имеет тенденцию к увеличению. 

 

     Глава 5. Материал для химического кружка 

     Изложенный  в дипломной работе материал может быть использован в школьном курсе химии при подготовке и проведении интегрированных уроков (химия и биология, химия и экология) или в химическом кружке.

     Исследование  химического состава снежного покрова  можно проводить на практических занятиях, на уроках экологии, так как снег является индикатором степени загрязнения атмосферы.

     Цель  работы:

• определить наличие в снеге соединений загрязняющего характера;
• найти взаимосвязь между продуктивностью растений и загрязнением среды;
• научиться проводить качественные реакции.

     Оборудование: пробоотборники (пластмассовые бутылки  со срезанным дном); лопатки; воронки; фильтры; весы; химическая посуда; спиртовка; реактивы (хлорид бария, ацетат свинца, марганцовокислый калий, нитрат серебра, щелочь, карбонат аммония, концентрированная кислота, сульфид натрия или калия, роданид калия).

     Ход работы:

     а) Выявление химических загрязнителей  в снеге:

1. К 10мл. пробы добавить 1мл. хлорида бария. При наличии в пробе сульфат-ионов возникает помутнение.
2. К 10мл. пробы добавить слабый раствор марганцовокислого калия. При наличии сульфат-ионов розовый окрас исчезает.
3. К 10мл. пробы добавить ацетат свинца. При наличии в пробе хлорид-ионов выпадает осадок белого цвета.
4. К 10мл. пробы добавить сульфид натрия или калия. Зелено-бурый осадок говорит о присутствии ионов меди (II).
5. Прилить к 10мл. снеговой пробы карбонат аммония. При наличии ионов кальция появится помутнение, а при добавлении еще концентрированной кислоты начнется бурное выделение газа.