Исследование качественного состава снежного покрова г. Димитровграда

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа № 9

города Димитровграда Ульяновской области

 

 

 Исследование качественного состава снежного покрова г. Димитровграда

 

 

 

 

 

Авторы работы: Ермолаева Екатерина Александровна 8 класс, 14 лет

Веслополова Ева Андреевна 8 класс,14 лет.

МБОУ СОШ№9 г. Димитровграда

Адрес автора:

432514,Ульяновская  область, Мелекесский район, Город Димитровград,

Домашний телефон:89084727506

 

 

Руководитель: Бондаренко Марина Викторовна

учитель биологии-химии

432514,Ульяновская  область, Мелекесский район, город Димитровград , ул.Западная,9

Домашний телефон: 89278297919, e-mail: marina-seva@yandex.ru

 

 

 

 

 

 

 

Димитровград,2013.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

             Образование снежинок начинается в верхних слоях тропосферы при низких отрицательных температурах воздуха путем конденсации молекул водяного пара на так называемых ядрах конденсации, когда относительная влажность воздуха достигает 100 %. Ядрами конденсации служат пылинки любого минерального состава, рассеянные в атмосфере: космическая пыль, продукты вулканических извержений, кристаллики морской соли, пыль, поднятая с земли песчаными бурями, пыльца растений, а также загрязнители атмосферы антропогенного происхождения (дым и сажа из труб промышленных предприятий, выбросы автотранспорта, продукты различных взрывов, включая атомные). Таким образом, с самого начала своего образования снежинка включает в свой состав инородную минеральную частицу и тем самым участвует в очищении атмосферы от инородных примесей.

           Снегопады очищают атмосферу  от загрязнителей, но вся это  грязь накапливается в снежном  покрове. Во время весеннего снеготаяния  она попадает в почву и реки, отравляя их. Для определения  размеров этого бедствия и  борьбы с ним необходимо заранее знать количество и состав загрязнителей. Этой цели можно достичь, анализируя образцы снега, взятые из снежного покрова. По химическому составу и по территориальному разносу загрязнителей ветром можно установить также источники загрязнения. Поскольку основная масса загрязнителей попадает в снежный покров из атмосферы во время снегопадов, то загрязнение снежного покрова можно использовать как индикатор загрязнения приземных слоев воздуха, которым мы дышим.

            К сожалению, проблемой загрязнения снежного, покрова и его экологических свойств сейчас занимаются мало. А зря. Более того, в Москве и других больших городах для борьбы со снегозаносами транспортных магистралей и улиц используются далеко не безвредные химические реагенты (в основном калийные и другие соли). Этот метод считается более простым и дешевым, чем механическая уборка. Но в результате отравляются почвы и растительность в городе, отравляются жители (особенно дети), а весной с талыми водами вся этот яд сносится в реки, впитывается в почву и там продолжает свое разрушительное действие, отравляя все живое.

Вся территория Ульяновской области в холодное время года покрывается снегом. Для нее характерно в среднем 110-130 дней в году с устойчивым снежным покровом.

Для того чтобы определить уровень загрязнения снежного покрова от источников загрязнения на территории города Димитровграда мы решили провести органолептический и химический анализ талого снега.

 

Объект исследования: талый снег.

 

Цель работы: выявить уровень загрязнения снежного покрова от передвижных и стационарных источников загрязнения.

Задачи исследования:

1.изучить специальную литературу по теме исследования;

2.провести анализ талого снега по органолептическим и химическим показателям;

3.выявить уровень загрязнения среды от источников загрязнения.

Гипотеза исследования:

Снег- индикатор загрязнения воздуха.

 

 Этапы работы:

1. Отбор проб снега  и подготовка талой воды к  исследованию

2.Проведение органолептического  анализа талой воды

3.Проведение химического  анализа талой воды

4.Анализ результатов исследования талой воды

5.Выводы

6. Предложения по результатам работы

7. Список используемой литературы и материалов Интеренет-сайтов

8. Приложение

                                          

                          №1 Отбор проб снега и подготовка талой воды к исследованию

           

Для отбора снега мы выбрали 5 точек:

 

Проба №1:Лес-рядом с рекой «Черемшан»

Проба №2:На реке «Черемшан»

Проба №3:В 5метрах от дороги

Проба №4:В 5метрах от железной дороги

Для сравнения выбрали чистую дистиллированную воду.

Отбор проводился 4 февраля 2013г.

     Отбор проб снега в данной работе не является основным, а используется лишь для сравнения органолептического и химического состава талой воды с другими источниками воды. 

Процедура отбора снега для анализов имеет свои особенности.

Чтобы данные были достоверными, в одном месте отбирают три пробы. Это делается следующим образом:

  1.Выбирается площадка для отбора проб, на которой можно построить треугольник со сторонами не менее 10 м (10-30 м).

  2.В вершинах этого треугольника размечаются квадраты со сторонами 1м.                 Получается 3 таких квадрата.

  3.Снег собирается методом "конверта" в этих квадратах, т.е. пробы берут по углам    квадрата (4 шт.) и в центре квадрата. Всего отбирают 5 проб с каждого квадрата, которые объединяют и используют для одного определения. Три квадрата в вершинах треугольника дают 15 проб, по 5 для каждого измерения.

4.Снег берется почти на всю глубину залегания. Это делается для того, чтобы суммировать все загрязнения, накопившиеся за сезон в снегу. Снег отбирается либо цилиндром, либо лопатой или совком.

Все 15 проб складываются в чистый полиэтиленовый пакет. Следует иметь в виду, что объем собранного снега должен быть большим, учитывая, что когда снег растает, его объем уменьшится примерно в 10 раз. Поэтому, чтобы получить, например, 1 литр талой воды надо собрать около 10 литров снега (примерно ведро).

 

                   

№2 .Проведение органолептического анализа талой воды

 

     A) Определение прозрачности талой воды:

Для определения прозрачности проб талой воды в стеклянный цилиндр диаметром 3см и высотой 30см наливается определенное количество воды, через которую просматривается шрифт (печатный текст). Далее сравниваем каждую пробу с контрольным образцом – дистиллированной водой. Вода может быть прозрачной, слабо мутной, сильно мутной. Перед замером воду необходимо взболтать. Прозрачность зависит от количества взвешенных частиц органического и неорганического происхождения и определяется высотой столба воды в цилиндре, сквозь который начинают читаться буквы.

 

     B) Определение интенсивности и характера запаха талой воды:

 Для определения запаха в чистую широкогорлую колбу объемом 100 мл наливают исследуемую воду на 2/3 объема, прикрывают стеклышком, осторожно взбалтывают. Затем, сдвинув с колбы стеклышко, определяют запах воды. Интенсивность запаха воды (при 20° С не должна превышать двух баллов) определяем по пятибалльной системе таблицу 1и 2

/см. приложение

     C) Оценка цветности талой воды

Качественную оценку цветности воды можно провести путем сравнения ее с дистиллированной водой, на фоне листа белой бумаги сравнить наблюдаемый цвет (бесцветная, светло-бурая, желтоватая, серая, мутная и т. д. )

                  

                         №3.Проведение химического анализа талой воды

 

1. Определение кислотности:

Для определения реакции водной среды талого снега необходим универсальный индикатор, полоску которого необходимо смочить в пробе и сравнить цвет со шкалой pH. Снег может иметь как кислую, так и щелочную реакцию, в зависимости от преобладания тех или иных загрязняющих веществ. Если в снег попадают основания различных кислот, он приобретает кислотную реакцию. Присутствие соединений металлов, ароматических углеводородов защелачивает снег.

      B)Обнаружение органических веществ:

В одну пробирку наливают 5 мл дистиллированной воды, в другую – исследуемую воду. В каждую пробирку прибавляют по капле 5% перманганата калия КМnО4. В пробирке с дистиллированной водой окраска сохранится. Исчезновение окраски в исследуемой воде указывает на присутствие в ней органических веществ (иногда неорганических восстановителей).

       C) Определение ионов железа Fe3+:

К 10 мл исследуемого талого снега прибавляют 1-2 капли соляной кислоты HCl, несколько капель пероксида водорода и 0,2 мл (4 капли) 50%-го раствора тиоцианата калия KNCS. Перемешивают и наблюдают за развитием окраски. Примерное содержание железа находят по таблице. Метод чувствителен, можно определить до 0,02 мг/л. Качественная реакция протекает по ионному уравнению: Fe3+ + 3NCS- = Fe(NCS)

/см. приложение, таблица 3

 

       D) Определение ионов свинца Pb2+ (качественное):

Иодид калия (KI) дает в растворе с ионами свинца характерный осадок йодида свинца PbI2.К 5 мл испытуемого раствора прибавить немного KI, после чего, добавив уксусной кислоты CH3COOH, нагреть содержимое пробирки до полного растворения первоначально выпавшего характерного желтого осадка PbI2. Охладить полученный раствор под краном, при этом PbI2 выпадет снова, но уже в виде красивых золотистых кристаллов: Pb2 +  + 2I- = PbI2 ↓

     E) Определение ионов меди Cu2+ (качественное):

В фарфоровую чашку поместить 3-5 мл исследуемого талой воды, выпарить досуха, затем прибавить 1 каплю концентрированного раствора аммиака NH3. Появление интенсивно синего цвета свидетельствует о появлении меди: 2Cu2+ + 4NH4ОН = 2 [Cu(NH3)4]2+ +4H2O

     F) Определение ионов хлора Cl- (качественное):

К 5 мл талого снега добавить 3 капли 10% раствора нитрата серебра AgNO3, подкисленного азотной кислотой HNO3. Образуется осадок или муть: Ag+ + Cl- = AgCl ↓

слабая муть – 1-10 мг/л, хлопья – 50-100 мг/л,

сильная муть – 10-50 мг/л, белый творожистый осадок > 100 мг/л.

      G) Определение сульфат ионов SO42- (качественное):

К 5 мл талой воды добавить 4 капли 10% раствора соляной кислоты HCl и 4 капли 5% раствора хлорида бария BaCl2. Образуется осадок или муть: Ba2+ + SO42- = BaSO4 ↓

слабая муть – 1-10 мг/л, хлопья – 50-100 мг/л,

сильная муть – 10-50 мг/л, белый творожистый осадок > 100 мг/л.

       H) Наличие нефтепродуктов:

Талую воду налить в  химические стаканчики и оставить на сутки ,затем  наблюдать на поверхности наличие или отсутствие плёнки.

 

 

 

 

                 №4 Анализ результатов исследования талой воды

Результаты определения органолептических показателей талого снега /воды:

Номер площадки	Качественные показатели
	Прозрачность	Запах при 20°С	Цветность
№ 1 Лес-рядом с рекой «Черемшан»	Слегка мутная (27 см)	Запах замечается, если обратить на это внимание – 2 балла. Характер запаха гнилостный и землистый.	Сероватый оттенок
№  2  На реке «Черемшан»	Слегка мутная (19см)	Запах замечается, если обратить на это внимание – 2 балла. Характер запаха землистый.	Более сероватый оттенок
№ 3  В 5метрах от дороги	Сильно мутная (2см)	Запах обращает на себя внимание заставляет воздержаться от питья-4 балла. Характер запаха бензиновый и фенольный.	Светло бурая
№ 4  В 5метрах от     железной дороги	Слегка мутная (16см)	Запах обращает на себя внимание заставляет воздержаться от питья-4 балла.. Характер запаха бензиновый и нефтепродуктов	Серый оттенок
Дистиллированная вода	прозрачная (30см)	запах не ощущается – 0 баллов	Бесцветный

 

 Результаты химического анализа  проб талого снега /воды:

 

Номер площадки	рН	Органические вещества	Ион Fe3+	Ион Pb2+	Ион Cu2+	Ион Cl-	Ион SO42-	Нефтепродук-ты
№ 1  Лес-рядом с рекой «Черемшан»»	5,0	-	-	-	-	Более 100мг/л	-	-
№  2  На реке «Черемшан»	6,0	-	-	-	-	50-100 мг\л	-	-
№ 3  В 5метрах от дороги	6.0	Исчезновение окраски	0.05-0.1мг/л	-	-	1-10 мг/л	1-10мг/л	Слабая пленка
№ 4  В 5метрах от     железной дороги	6.0	Почти обесцветилась	0.1-0.5мг/л	-	-	1-10 мг/л	-	Ярко-выраженная плёнка
Дистиллированная вода	7.0	-	-	-	-	-	-	-

 

 

 

 

                  №5 Обсуждение органолептических и химических показателей.

                                                             Вывод.

 

1. Анализ физических свойств  проб талого снега показал, что  наиболее близка дистиллированной  воде по прозрачности и запаху  проба № 1 (лес-рядом с рекой «Черемшан»); механический осадок присутствует  в пробах  № 3 (в 5метрах от дороги) и № 4 (в 5метрах от железной дороги )особенно велик в пробе №4, это можно объяснить выбросами, которые осуществляет подвижной железнодорожный транспорт при перевозке грузов/угля, мазута