Химическое исследование снежного покрова в г. Рязани

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

«Рязанский  государственный университет имени  С.А. Есенина»

Естественно-географический факультет

Кафедра химии

 

Курсовая работа

«Химическое исследование снежного покрова в г. Рязани»

Специальность -032400.00 -  Биология с  дополнительной специальностью химия

 

Работу выполнила:

Марсянова Юлия Александровна

Студентка 3 курса

Группа А

 

Научный руководитель:

доцент кафедры химии

Попова Зоя Ивановна

 

Отметка о допуске к  защите:_________________

 

Дата публичной защиты:_________________

 

Оценка :______________          ________________(___________)

 

 

 

Рязань 2011

 

Оглавление

Введение. 3

1. Отбор проб. 5
1. Принципы отбора проб. 5
2. Сосуды для хранения проб. 5
2. Источники поступления загрязнений. 7
1. Азот и его соединения. 8
2. Кальций. 9
3. Магний. 9
4. Хлор. 10
5. Сульфат-ион. 10
6. Ионы водорода и гидроксильные ионы (рН). 11
3. Методы определения. 13
1. Определение ионов водорода 13
2. Определение иона аммония. 14
3. Определение сульфат иона. 14
4. Определение нитрит-ионов. 15
5. Определение хлорид-ионов. 15
6. Определение Ca²⁺. 16
7. Определение Mg²⁺. 16
4. Результаты исследований. 18
5. Заключение. 23

Список литературы 24

 

Введение.

Увеличение  водопотребления и повышение  требований к качеству водных ресурсов являются неизбежным следствием развития народного хозяйства, роста жизненного уровня и культуры населения. Состав воды в значительной мере определяет качество продукции многих производств: рыборазведение, выращивание сельскохозяйственных культур, приготовление напитков и продуктов питания. Необходимость все более подробных сведений о химическом составе вод возрастает и по мере развития науки, расширения наших знаний о воздействии на организм человека различных веществ, содержащихся в воде.

Наблюдения  за состоянием водных ресурсов и объектов на территории области включают в  себя наблюдения за гидрологическим  режимом водных объектов, наблюдения и контроль гидрохимических показателей  поверхностных вод, контроль санитарного состояния водных объектов.

Актуальность исследований снежного покрова в том, что проблема рационального комплексного использования водных ресурсов требует в основном определенного объема и качества гидрохимической информации. Методика химического анализа вод идет по пути повышения специфичности, чувствительности, точности методов, их инструментализации и автоматизации.

Кроме наблюдений непосредственно за уровнем загрязнения  атмосферы, используются также косвенные  методы, к числу которых относится  отбор проб атмосферных осадков, определение содержания вредных  веществ в снеге, почве и растительности.

Несомненно, одним из показателей загрязнения  окружающей среды становится химический состав снежного покрова, сточные воды которого впоследствии попадают в грунтовые воды и становятся частью рек, озер, водохранилищ [8].

Среди неорганических соединений, находящихся в воде, необходимо указать на соли кальция  и магния, количество которых определяет ее жесткость, а также на возможность содержания других минеральных соединений, что, прежде всего, относится к хлоридам и сульфатам. В воде также могут обнаруживаться соли аммиака, азотной и азотистой кислот, наличие которых служит одним из показателей загрязнения воды белковыми веществами.

Результаты  анализа химического состава  осадков позволяют не только оценивать  вклад локальных источников выбросов примесей, но и перенос этих примесей вместе с воздушными массами. Сбор атмосферных  осадков и их химический анализ для  получения надежных характеристик  должны продолжаться не менее двух - трех лет.

Цель исследования: продолжение мониторинга состояния окружающей среды в городе Рязани.

Задачи:

• систематический отбор проб;
• постоянство в выборе мест забора;
• комплексность исследований.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Отбор проб.

Основным  условием получения надежных данных химического состава осадков  является точное исполнение методических рекомендаций.

Принципы  отбора проб. Проблема отбора проб весьма сложна и обширна.  Проба должна представлять определенную часть снежного покрова и максимально достоверно характеризовать его за определенный промежуток времени. Степень, до которой одиночная малая проба может считаться характерной для большой водной массы, зависит от следующих факторов:

• однородности отбираемой снежной массы;
• количество точек пробоотбора;
• размера отдельных проб;
• способа отбора.

Предварительная обработка, транспортировка и хранение проб должны производиться таким  образом, чтобы в содержании и  составе определяемых компонентов  и свойствах воды не происходило  существенных изменений.

Отбор снега  относится к простым пробам, то есть отобранным в полном объеме в  определенный момент времени, характеризующие  качество снега во время отбора.

Рисунок 1. Виды анализа почвенного покрова [5].

Место отбора пробы выбирают в соответствии с  целями анализа и на основании исследования местности. Чтобы исключить влияние случайных факторов пробы отбираются вдали от автодорог.

Сосуды  для хранения проб. Общим требованиям, предъявляемым к сосудам для хранения пробы (сопротивление растворению, прочность, эффективность закрытия) лучше всего отвечает полиэтиленовая посуда или сосуды (бутылки, склянки) из прозрачного, бесцветного, химического стекла. Для органического анализа наиболее желательны стеклянные бутылки.

Бутылки для  проб перед использованием следует  тщательно вымыть концентрированной  соляной кислотой.

До начала анализа рекомендуется сохранять  пробы в холодильнике при  температуре 3-5º C и вынимать из него только перед самым началом работы [6].

 

 

Источники поступления загрязнений.

Степень загрязнения  атмосферы зависит от количества выбросов вредных веществ и их химического состава, от высоты, на которой осуществляются выбросы, и от климатических условий, определяющих перенос, рассеивание и превращение выбрасываемых веществ.

Источники загрязнения  атмосферы различаются по мощности выброса (мощные, крупные, мелкие), высоте выброса (низкие, средней высоты и  высокие), температуре выходящих газов (нагретые и холодные). К мощным источникам загрязнения относятся производства типа металлургических и химических заводов, заводов строительных материалов, тепловые электростанции и др. К мелким источникам загрязнения - небольшие отельные и предприятия местной и пищевой промышленности, трубы печного отопления и т.п. Большое количество мелких источников может значительно загрязнять воздух. Под низкими источниками понимают такие, в которых выброс осуществляется ниже 50 м, под высокими - выброс выше 50 м. Нагретыми условно называют источники, у которых температура выбрасываемой газовоздушной смеси выше 50° С; при более низкой температуре выбросы считаются холодными.

В отраслях промышленности – основными загрязнителями окружающей среды являются: электроэнергетика  – 0,2%, цветная металлургия – 3%, химические и нефтепромышленные предприятия – 5%, машиностроение и металлообработка – 8,7%, черная металлургия – 99,4%, целлюлозно-бумажная промышленность – 119,8% [7].

В выбросах предприятий различных отраслей промышленности и транспорта содержится большое число различных вредных примесей. Почти из всех источников в атмосферу поступают диоксид серы (SO2), пыль, оксид углерода (CO), оксиды азота (NO, NO2). Много вредных веществ образуется при сжигании топлива. Только тепловые электростанции являются источником почти половины (45 %) общего количества сернистых соединений, поступающих в воздушный бассейн [8].

Количество  автомобилей, в основном легковых, выросло  за последние 10-15 лет на порядок. Этот источник загрязнения атмосферы  стал сейчас главным и превысил выбросы  промышленных предприятий.

Большой вклад  в загрязнение атмосферы вносят предприятия черной металлургии. Выбросы предприятий этой отрасли составляют 10 - 15 % общих выбросов промышленности в целом по стране.

От предприятий  химической промышленности в атмосферу  поступают разнообразные вредные  вещества, главным образом в виде газов. При производстве серной кислоты с отходящими газами выбрасываются в атмосферу сернистые соединения, оксиды азота, соединения мышьяка и токсичная пыль. При производстве азотной кислоты - оксиды азота, аммиак и оксид углерода, при производстве хлора - хлор и соляная кислота, при производстве суперфосфата - фтористоводородная и кремнийфтористоводородная кислота, при производстве целлюлозы и бумаги - диоксид серы, дисульфид, сероводород, сероуглерод, хлор, формальдегид и меркаптаны, при производстве искусственного волокна - сероводород и сероуглерод.

 

Азот и его соединения. К числу существенных источников азотсодержащих соединений относятся атмосферные осадки, в которых концентрация этих веществ близка к наблюдающейся в поверхностных водах.

Присутствие ионов аммония связано главным  образом с процессами биохимической деградации белковых веществ, разложения мочевины под действием уреазы. В составе атмосферных осадков ионы NH₄⁺ нередко преобладает над остальными катионами. Естественными источниками аммиака служат так же прижизненные выделения животных.

Появление нитритов в повышенных количествах возможно в районах, где рядом находятся предприятия, использующие нитритные соли в качестве ингибиторов коррозии [6].

Влияние на организм человека: При повышенных концентрациях возникают замедленные реакции на зрительные, слуховые, обонятельные раздражения, на прикосновения, ослабление умственной деятельности; расстройство мышечных движений. Высокие концентрации аммиака вызывают обильное слезотечение и боль в глазах, удушье, сильные приступы кашля, головокружение, боли в желудке, рвоту, задержку мочи. Тяжелое отравление протекает на фоне резкого уменьшения легочной вентиляции, острой эмфиземы, увеличения печени, ацидоза [1].

Кальций. Главными источниками поступления кальция в поверхностные воды являются процессы химического выветривания и растворения минералов. Влияние на организм человека: при частом контакте с ионами кальция выявлены атрофические изменения слизистой верхних дыхательных путей, хронические бронхиты (иногда приобретает характер астмоидного) и эмфизема легких, часто эти изменения сочетаются с пневмосклерозом.

В небольших  дозах ионы кальция вызывают боль и тяжесть в груди, одышку, кашель, сухость во рту, охриплость, понижение обоняния, носовые кровотечения. Зарегистрированы так же хронические конъюнктивиты, сухость слизистой носа, притупление вкуса, развитие неспецифических болезней дыхательной системы [1].

Магний. У лиц, подвергающихся воздействию магния, наблюдаются хронический атрофический назофарингит, носовые кровотечения, частые насморки, выпадение волос, потливость и синюшность рук, языка и век, повышение сухожильных рефлексов, увеличение уровня Mg в сыворотке крови до 3,03-5,1 мг. Отмечаются так же заболевания желудка, сопровождающиеся болями, иногда тошнотой и рвотой. Соли магния действуют как «осмотическое» слабительное, причем токсического эффекта обычно не наблюдается вследствие медленного их всасывания и быстрого выделения [1].

Хлор. Первичными источниками хлоридов являются магматические породы, в состав которых входят хлорсодержащие минералы, соленосные отложения, в основном галит (NaCl). В условиях города  чаще всего ионы хлора обуславливается присутствием реагентов, применяемых для предотвращения обледенений. Хлориды обладают наименьшей миграционной способностью, что объясняется их хорошей растворимостью, слабовыраженной способностью к сорбции [6].

Отравление  высокими концентрациями может привести к молниеносной смерти из-за рефлекторного  торможения дыхательного центра. Пострадавший задыхается, лицо синеет, он мечется, делает попытку бежать, но тотчас падает, движения становятся нескоординированными, сознание теряется, пульс учащается, затем становится нитевидным.

При отравлении средними и низкими концентрациями – резкие загрудинные боли, жжение и резь в глазах, слезотечение, мучительный сухой кашель. Повышается возбуждение или подавленность. Через 2-3 часа развивается легочный отек [1].

Сульфат-ион. Главным источником сульфатов являются процессы химического выветривания и растворения серосодержащих минералов, окисление сульфидов и серы [6]:

 

CaCO₃ + H₂SO₄ → CaSO₄ + H₂O + CO₂

 

2FeS₂ + O₂ + 2H₂O → 2FeSO₄ + 2H₂SO₄