Загрязняющие вещества в выпадающих осадках Калининградской области

Воронки, ведра, кюветы или ванночки, закрытые крышкой и  помещенные в чистые полиэтиленовые мешки, а также запасные колбы, доставляемые из химической лаборатории, должны храниться  в шкафу или хорошо закрывающемся  ящике в чистом помещении.

Для транспортировки  и хранения чистой посуды и проб осадков применяются специальные  ящики. Объем суммарных проб осадков  может составлять от 2 до 4 дм³, поэтому следует предусмотреть место для шести колб вместимостью 0,5 дм³ или четырех колб вместимостью 1,0 дм³. При отборе единичных проб целесообразно использовать колбы вместимостью 0,25 дм³. Транспортировочные ящики имеют размеры 30*30*25 см. В них в зависимости от вместимости пересылаемых колб вставляют фанерные перегородки с ячейками соответствующих размеров. Ящик закрывается выдвижной крышкой, на одной стороне которой написан адрес станции, на другой - лаборатории, где проводится анализ пробы. Перед отправкой ящика крышка задвигается так, чтобы на ее наружной стороне был адрес пункта назначения, и привинчивается шурупами.

Для отбора проб твердых  осадков используют кювету с ветровой защитой или полиэтиленовое ведро  вместимостью 10 дм³, диаметр приемной поверхности которого равен 25 - 30 см.

 

Глава III. Методы определения

 

3.1. Определение рН.

Величина рН является мерой  активной кислотности природной  воды и других объектов окружающей среды, создавшейся в результате взаимодействия растворенных электролитов и газов. Определение величины рН в практике исследования природных  вод, почв и растений имеет большое  значение. Эта величина позволяет  судить о формах нахождения в объектах окружающей среды слабых кислот: угольной, кремниевой, сероводородной, фосфорной, а также дает возможность судить о насыщенности объектов слабыми  основаниями.

Потенциометрический метод. Метод предназначен для определения содержания ионов водорода в широком диапазоне рН (от 0 до 14) и температуре (от 0 до 100⁰С).

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.

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.

 

3.2.  Электропроводность.

Электропроводностью называют способность водных растворов  пропускать электрический ток. При  этом электрическая проводимость природных  вод находится в прямой зависимости  от степени минерализации, то есть концентраций растворенных в исследуемых средах минеральных солей. И, конечно же, температуры. В соответствии с этой зависимостью, измерение электропроводности водных растворов позволяет с известной погрешностью определять минерализацию воды. Подобные принципы исследований используются, к примеру,  в достаточно распространенных устройствах для оперативных измерений общего солесодержания. Как правило, природные воды являются растворами смесей слабых и сильных электролитов. При этом минеральную часть преимущественно составляют ионы натрия Na⁺, кальция Са²⁺, калия K⁺, сульфата SO₄^2-, хлора Cl^-, гидрокарбоната HCO₃^-. Присутствием этих ионов в основном и обуславливается электропроводность. В то же время другие ионы, например, двухвалентного и трехвалентного железа Fe²⁺ и Fe³⁺, алюминия Al³⁺, марганца Mn²⁺ и прочие влияют на электрическую проводимость не так сильно (если их содержание относительно незначительно).

Способ измерения: Под удельной электропроводностью воды подразумевают, как известно, косвенную инструментально определяемую характеристику для минерализации пресной воды (или же для солености морской). Измерение электропроводности водных растворов может производиться платиновыми или стальными погружаемыми в воду электродами. Через них пропускают переменный ток с частотой для маломинерализованной воды от 50 Гц, а для соленой волы до 2000 и более Гц и замеряют электрическое сопротивление. Чтобы исключить температурное влияние, исследования ведутся при определенной постоянной температуре.

Расчет удельной электропроводности производят по специальным  эмпирическим формулам с использованием растворов хлористого калия с  заранее известной величиной  УЭП. Измеренную величину принято отображать с использованием единицы измерения  Сименс, 1 См обратен 1 Ом. Причем для пресной воды – в мкСм/метр, то есть в микросименсах. Измерение электропроводности водных растворов дает для атмосферных осадков величину от 6 до 30 и более мкСм/метр, а для пресных речных и озерных вод в тех районах, где воздушная среда сильно загрязнена, величина УЭП может колебаться в пределах 20-80 мкСм/сантиметр.

Измерение электропроводности водных растворов наглядно показывает, что величина УЭП прямо зависит  от концентрации ионов, природы ионов, температуры растворов, вязкости растворов.

 

3.3.  Определение основных ионов.

Для определения основных ионов, входящих в состав атмосферных  осадков, используют инструментальные методы современной аналитической химии, основанные на измерении различных физических свойств определяемых веществ или продуктов химических превращений с помощью физических и физико-химических приборов. Результат измерения, несущий химико-аналитическую информацию, часто называют аналитическим сигналом¹⁹.

 

3.3.1. Ионная хроматография.

Ионная хроматография  – метод качественного и количественного определения ионов в растворах. Он позволяет определять неорганические и органические анионы, катионы щелочных и щелочноземельных металлов, катионы переходных металлов, амины и другие органические соединения в ионной форме. Во всем мире ионная хроматография используется чаще других методов, обеспечивая выявление множества компонентов в любой воде.

Анализ таких неорганических анионов, как фторид, хлорид, нитрит, нитрат, сульфат и фосфат, методом  ионной хроматографии многие годы является самым распространенным во всем мире. Кроме ионохроматографических колонок для определения основных неорганических анионов разработаны и успешно применяются высокоэффективные колонки, наряду со стандартными анионами они выявляют  и оксианионы, такие как оксихалиды: хлорит, хлорат, бромат и др. С неорганическими анионами в водах различного типа могут присутствовать и анионы органических кислот, например ацетаты, формиаты, пропионаты, оксалаты, цитраты и др. Для таких проб используются высокоффективные аналитические колонки большой емкости.

Высокочувствительное и высокоэффективное определение катионов щелочных и щелочноземельных металлов с помощью ионной хроматографии также является типовым методом анализа в мировой аналитической практике²⁰.

 

3.3.2. Атомно –  абсорбционная спектроскопия

 

Атомно - абсорбционная спектроскопия - метод количественного элементного анализа по атомным спектрам поглощения (абсорбции). Методы, основанные на атомно-абсорбционной спектроскопии, отличают высокая чувствительность, специфичность и точность, что дает возможность с большой достоверностью выявлять опасность загрязнения токсичными элементами окружающей среды, растительных и животных объектов. Пределы обнаружения наиболее опасных тяжелых металлов — ртути, кадмия и свинца — в методами атомно-абсорбционной спектроскопии достигают 0,003—0,005 мг/кг, что значительно превосходит возможности других аналитических методов (фотоэлектроколориметрия, полярография), чувствительность которых не превышает 0,05—0,1 мг/кг, что ниже величин ПДК. 
           В основе метода атомно-абсорбционной спектроскопии лежит закон Кирхгофа, согласно которому элемент поглощает излучение той же длины волны, которое он испускает в возбужденном состоянии. Степень поглощения находится в прямой зависимости от концентрации элемента. 
Схема определения элементов в различных субстратах методами атомно-абсорбционной спектроскопии состоит в следующем: пробу массой 1—5 г озоляют сухим или мокрым способом, атомизируют беспламенным методом, в пламени ацетилена или посредством электротермического атомизатора и пропускают через лучи с определенной длиной волны, испускаемые полой лампой, катод которой содержит анализируемый элемент. Если в пробе данный элемент содержится, он поглощает эти лучи. Степень поглощения улавливается фотоэлементом, усиливается и передается в виде электрического сигнала на шкалу прибора. В настоящее время созданы приборы для атомно-абсорбционной спектроскопии, в которых автоматизированы процессы атомизации пробы, обработка и регистрация величины сигнала, что позволяет с большой точностью определять степень загрязнения тяжелыми металлами объектов окружающей среды, кормов и продуктов питания. Поэтому методы на основе атомно-абсорбционной спектроскопии установлены в качестве официальных во многих странах мира, в том числе в Международной организации по стандартизации для определения большинства металлов в самых различных средах²¹.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

В моей курсовой работе передо мной  стояли следующие цели и  задачи: изучить загрязняющие вещества, входящие в состав атмосферных осадков, их влияние на человека; провести анализ имеющейся по данной теме литературы; изучить правила отбора проб атмосферных осадков; изучить методы определения загрязняющих веществ.

Актуальность изучения данной темы непосредственно связана с  все более ухудшающейся экологической  ситуацией, как в нашей стране, так и непосредственно во всем мире.

Экологическая ситуация в  Калининградской области достаточно напряженная, причем она имеет резко  выраженный дифференцированный характер, обусловленный местными причинами. Загрязнение атмосферного воздуха  наиболее значительно в городах  с развитой промышленностью, таких  как Калининград, Балтийск, Неман, Советск, Светлый, Черняховск и другие. Качество воздуха в этих городах характеризуется как неблагоприятное для здоровья.

Так, в городе Калининграде в атмосферном воздухе службы мониторинга отмечают высокие концентрации диоксида азота, сероуглерода, тяжелых металлов (цинк, свинец, никель, хром и другие), оксида углерода, сероводорода, бенз-а-пирена, пыли и других веществ, опасных для здоровья человека.

Основной вклад в загрязнение  воздуха Калининграда вносит автотранспорт. Кроме того, на состояние атмосферы  оказывают негативное влияние целлюлозно-бумажная промышленность, предприятия топливно-энергетического  комплекса, предприятия коммунального  хозяйства, предприятия судоремонтной  промышленности. Выбросы от автотранспорта превышают  выбросы от промышленных предприятий и котельных в 6 раз, вклад автотранспорта в суммарный выброс вредных веществ на территории области составляет более 80%.

 

В ходе данного исследования мною было выяснено, что помимо азота, кислорода, углекислого газа, атмосферный воздух содержит множество других веществ, которые загрязняют его. Большую опасность для человека представляет загрязнение тяжелыми металлами, которым, по идее, совершенно там не место. Состояние окружающей среды и ее изменения непосредственно сказываются на здоровье людей.

На данном этапе исследования можно сделать следующие выводы:

• Был проведен анализ имеющейся в литературе информации по исследуемому вопросу и выяснено, что большое количество веществ выбрасывается в атмосферу благодаря антропогенным источникам  загрязнения. Все загрязняющие вещества отрицательно влияют на организм человека, а избыток некоторых может привести к летальному исходу.
• были изучены правила отбора проб атмосферных осадков, изучено оборудование, используемое для анализа;
• были изучены методы определения загрязняющих веществ, позволяющие проводить их качественный и количественный анализ.