Оценка экологического состояния придорожной территории улиц города Оренбурга

Ориентировочное определение. В коническую колбу помещают 20 мл фильтрата атмосферных осадков, добавляют 0,2 г иодида калия и  перемешивают круговыми движениями, при этом кристаллы растворяются. Затем прибавляют 2-3 капли 0,5%-ного раствора крахмала и титруют 0,01%-ным раствором  йода до появления голубой окраски, не исчезающей при энергичном встряхивании.

Точное определение. В  коническую колбу вносят 20 мл исследуемой  пробы, 0,2 г иодида калия, отмеряют из бюретки 0,01%-ный раствор йода на 1 мл больше, чем было израсходовано  на ориентировочное титрование, затем  прибавляют 2-3 капли 0,5%-ного раствора крахмала, тщательно взбалтывают и оттитровывают избыток йода 0,01%-ным раствором тиосульфата натрия.

Общее содержание соединений серы Х (в мг/л), окисляемых йодом, выраженное в форме сероводорода, вычисляется  по формуле:

 

,

где V₁ - объем прибавленного раствора йода, мл;

H₁ - нормальность раствора йода, н;

V₂ - объем раствора тиосульфата натрия, израсходованный на титрование избытка раствора йода, мл;

H₂ - нормальность раствора тиосульфата натрия, н;

17 - эквивалентный вес  сероводорода, г/моль;

1000 - коэффициент перевода  мл в л;

V - объем исследуемой  пробы. (4)

2.1.7 Методика определения  содержания кальция и магния  в атмосферных осадках

В этой методике используется комплексонометрический метод определения Са²⁺ и Mg²⁺ при их совместном присутствии в растворе.

Сущность определения  сводится к тому, что в начале определяется суммарное содержание молярной концентрацией эквивалента 0,05 моль/л Mg²⁺, титруя фильтрат раствором трилона Б в присутствии хромогена черного. Затем находят содержание ионов Са²⁺, титруя фильтрат раствором трилона Б в присутствии индикатора мурексида. По разности этих двух определений находят содержание ионов Mg²⁺.

Пипеткой на 50 мл отбирают фильтрат и переносят его в  колбу для титрования, приливают 5 мл аммонийной буферной смеси, 25-30 мг хромогена черного и титруют  раствором трилона Б с молярной концентрацией эквивалента 0,05 моль/л до перехода винно-красной окраски раствора в синюю.

Титрование проводят 2-3 раза и берут среднее значение.

Содержание Са²⁺ и Mg²⁺ вместе взятых можно найти по формуле:

 

,

где C(1/z Na₂[H₃Tr]) - концентрация раствора трилона Б, н;

V(Na₂[H₃Tr]) - объем рабочего раствора трилона Б, затраченного на титрование, мл;

V_ф - объем фильтрата, мл.

Определение содержания кальция. 50 мл фильтрата переносят в колбу  для титрования, приливают 2,5 мл раствора NaOH с молярной концентрацией 2 моль/л, 30-40 мг смеси мурексида с хлоридом натрия и приступают к титрованию раствором трилона Б с молярной концентрацией эквивалента 0,05 моль/л до появления сине-фиолетовой окраски, не исчезающей в течении 2-3 минут. Титрование повторяют 2-3 раза и берут среднее значение. Содержание кальция вычисляют по формуле, как и суммарное содержание Са²⁺ и Mg²⁺.

Количество магния находят:

m(Mg²⁺) = m(Ca²⁺ + Mg²⁺) - m(Ca²⁺) (4)

2.1.8 Методика определения  содержания цинка в атмосферных  осадках

Цинк находится в природных  водах главным образом в виде иона Zn2+. Наиболее удобным методом  определения микроколичества цинка является дитизоновый. Метод применим для анализа пресных и соленых вод (до минирализации 100 г/л). Цинк образует с дитизоном красное соединение, экстрагируемое лучше всего четыреххлористым углеродом. Следует иметь ввиду, что цинк также образует с тиосульфатом комплексное соединение, хотя и относительно мало устойчивое. Это приводит к замедлению и некоторой неполноте реакции образования дитизоната цинка. Поэтому построение градуировочного графика и само определение надо проводить в одинаковых условиях.

Метод исключительно чувствителен, поэтому следует особо тщательно  следить за чистотой посуды и реактивов.

Приготовление стандартных  растворов для построения градуировочного графика. Для приготовления эталонов в мерные колбы на 50мл наливают 0; 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0 и 5,0 мл рабочего раствора хлорида цинка, в каждую из колб добавляют 5 мл ацетатного буферного раствора, затем 1 мл 20%-ного раствора тиосульфата натрия и 4 мл раствора дитизона; доводят объем до метки дистиллированной водой и фотометрируют. (После добавления каждого раствора содержимое колбы перемешивают).

Рабочий раствор хлорида  цинка, содержащий 5 мкг/мл цинка, готовят, взяв навеску хлорида цинка 10,46 мг и растворив ее в мерной колбе  на 1 л дистиллированной водой. В  коническую колбу помещают 100 мл исследуемого раствора, добавляют 5 мл ацетатного буферного  раствора, перемешивают, приливают 1 мл 20%-ного раствора тиосульфата натрия и 4 мл рабочего раствора дитизона в четыреххлористом углероде. Энергично встряхивают в течении 2-5 минут.

Окраска дитизона в зависимости от содержания цинка изменяется от зеленой до красной.

Содержимое колбы переливают в делительную воронку и отделяют окрашенную органическую часть раствора, которую помещают в кювету на 10 мл и определяют оптическую плотность  на ФЭК. Зеленый светофильтр, Х=540 нм.

Значение концентрации цинка определяют по калибровочному графику. (4)

2.1.9 Математическая обработка  результатов исследования

Любые экспериментальные  данные должны быть подвергнуты математической обработке, что позволяет судить об их достоверности. Вычисляют среднее  арифметическое значение экспериментальных  данных Хn, полученных при анализе параллельных проб. Затем находят среднее квадратичное отклонение для n определений по формуле:

Полученную величину отклонения Sn используют для вычисления абсолютной и относительной погрешности анализа с заданной степенью надежности (а = 0,95) по формуле:

Где tan - коэффициент распределения Стьюдента, который определяют по таблице для а = 0,95 и числа определений n без промахов.

Таблица 2.1. Коэффициенты Стьюдента  при а = 0,95

Количество параллельных измерений (n)	Коэффициенты Стьюдента, tan
2	12,706
3	4,303
4	3,182
5	2,776
6	2,446
7	2,365
8	2,306
9	2,262

Относительная погрешность  рассчитывается по формуле:

 

Полученные и вычисленные  экспериментальные данные записываются в виде таблицы. (4)

2.2 Исследование содержания  загрязняющих веществ в атмосферных  осадках (снежном покрове)

Нами было определено содержание загрязняющих веществ в снежном  покрове. Также нами было определено значение pH талой воды. Полученные данные приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2. Значение pH пробы талой воды

Место отбора пробы	pH	pH	Еотн., %
Проспект Гагарина, 15 м	4,95 5,1 5,1	5,05	4,35

Среднее значение pH равно 5,05. Значит это слабокислая среда.

Помимо pH мы определили содержание взвешенных и кислотообразующих веществ (хлориды, сульфиды и т.д.). Значения приведены в таблицах 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8 и 2.9.

Таблица 2.3. Содержание взвешенных частиц в пробе талой воды

Место отбора пробы	С взвешенных в-в, г/л	С взвешенных в-в, г/л	Еотн., %
Проспект Гагарина, 15 м	0,3516 0,3533 0,3523	0,3524	0,6

Таблица 2.4. Содержание гидрокарбонатов  в пробе талой воды

Место отбора пробы	C HCO3, мг/л	C HCO3, мг/л	Еотн., %
Проспект Гагарина, 15 м	68,63 54,9 54,9	59,48	33,2

 

Таблица 2.5. Содержание хлорид-ионов в пробе талой воды

Место отбора пробы	C CI, мг/л	C CI, мг/л	Еотн., %
Проспект Гагарина, 15 м	71 67,5 63,9	67,5	13,5

Таблица 2.6. Содержание гидросульфидов в пробе талой воды

Место отбора пробы	C HS, мг/л	C HS, мг/л	Еотн., %
Проспект Гагарина, 15 м	5.44 5,015	5,23	51,7

Таблица 2.7. Содержание ионов кальция  в пробе талой воды

Место отбора пробы	C Ca2+, мг/л	C Ca2+, мг/л	Еотн., %
Проспект Гагарина, 15 м	14 12 11	12,3	30,3

Таблица 2.8. Содержание ионов магния в пробе талой воды

Место отбора пробы	C Mg2+, мг/л	C Mg2+, мг/л	Еотн., %
Проспект Гагарина, 15 м	1,2 2,4 3	2,2	100

Таблица 2.9. Содержание ионов цинка  в пробе талой воды

Место отбора пробы	C Zn2+, мг/л	C Zn2+, мг/л	Еотн., %
Проспект Гагарина, 15 м	0,2316 0,2314 0,2311	0,2314	0,27

Таким образом, как показали исследования, приоритетными по содержанию являются взвешенные вещества. В пробе талой  воды мы обнаружили 67,5 мг/л хлоридов - это второе место по содержанию, а также гидрокарбонаты в концентрации 59,48 мг/л - третье место. Концентрация ионов  кальция составляет 12,3 мг/л, сульфидов - 5,23 мг/л, ионов магния - 2,2 мг/л. Менее  всего по содержанию ионов цинка - 0,2314 мг/л.

2.3 Оценка экологического состояния  придорожной территории на примере  проспекта Гагарина

Объективно оценить состояние  придорожной территории по содержанию загрязняющих веществ невозможно, поэтому  были разработаны критерии оценки экологического состояния территории.

Таблица 2.10. Критерии оценки качества территорий

Показатели качества	Параметры состояния
	ЭБ	ЧЭС	КЭС	ОУС
pH	< 5,6	5,7 - 6,5	6,6 - 7,0	> 7,0
ПХЗ воды	> 100	50 - 100	1 - 50	< 1

ПХЗ рассчитывается по формуле:

где C_i - значение концентрации i-го загрязняющего вещества;

C_i фон - значение фоновых концентраций i-го загрязняющего вещества. (5)

Содержание и значение коэффициентов  концентрации примесей приведены в  таблице 2.11.

 

Таблица 2.11. Концентрации и коэффициенты концентраций загрязняющих веществ

Место отбора пробы	Значение Ci (мг/л) и Ki загрязняющих веществ	ПХЗ	pH
	Взвеш. в-ва	HCO3-	CI-	HS-	Ca2+	Mg2+	Zn2+
Проспект Гагарина	352,4	59,48	67,5	5,23	12,3	2,2	0,2314	-	5,05
Фон	6,7	29,5	8,1	1,09	5,0	1,0	0,01	-	-
Ki	52,6	2,02	8,3	4,8	2,5	2,2	23,1	95,5	-

Проанализировав данные из таблицы  можно сделать следующие выводы. По показателю pH талой воды можно определить состояние придорожной территории проспекта Гагарина как «экологическое бедствие». А показатель химического загрязнения указанной территории говорит о «чрезвычайной экологической ситуации». Приоритетными загрязняющими веществами являются взвешенные вещества (K_i = 52,6) и ионы тяжелого металла цинка, коэффициент превышения для которого равен 23,1. Далее в порядке убывания следуют хлориды, гидросульфиды, ионы кальция и магния. На последнем месте находятся гидрокарбонаты.

 

Заключение

В процессе существования города медленно, но верно нарушается природный биогеохимический баланс, изменяется круговорот веществ. С появлением химических производств  эти нарушения еще больше увеличились. Параллельно с развитием промышленности, развивался соответственно и транспорт (водный, железнодорожный, автомобильный). Что так же вело за собой усиление загрязнения окружающей среды. (7)

Экологическая обстановка в Оренбургской области сложная. Химическое загрязнение  природных сред наблюдается в  городах, где проживает основное население области.

Необходимо отметить, что анализируемых  показателей недостаточно. При ограниченных возможностях мы не сможем получить объективную  и полную картину антропогенного воздействия и изменений, которые  происходят в окружающей среде, влиять на эти изменения принятием законодательных  актов и управленческих решений.