Качественный анализ загрязнения природных осадков на станции Мстёра и её окрестностях.

Районный конкурс научно-практической конференции молодых исследователей посвященной 50-летию первого полета человека в космос «Юность - будущему»

Качественный анализ загрязнения природных осадков на

станции Мстёра и её окрестностях.

Автор работы:

                                                                                                                                                Глупова Мария 8 класс

                                                                                                                                                  Руководитель:

                                                                                                                                        Глупова Ольга Юрьевна

                                                                                                                                    Учитель химии

                                                              МОУ « Вязовская СОШ »

                                                                  Станция Мстёра 2010 год

Гипотеза:

-Природные осадки являются индикатором загрязнения воздуха.

-Значит, проанализировав состав примесей в снеге и дожде, можно определить наиболее загрязнённые участки города.

Цель работы:

1. Исследование проб снега и дождя в населенном пункте станции Мстёра на содержание некоторых соединений.

 Для достижения поставленной цели выдвинуты следующие задачи:

1. Определение состава дождевой и талой воды в различных районах ст.Мстёра, которое позволит выявить загрязнения местности (сульфатами, нитратами и др. соединениями).
2.  На основе анализа данных, полученных в процессе исследований, сделать вывод о возможных источниках загрязнения снега в нашей местности и наиболее загрязненных участках  населенного пункта.

Методы исследования:

1. Эксперимент
2. Сравнительный анализ

Данная работа состоит из трёх этапов:

1. подготовительный – взятие и подготовка проб снега и дождевой воды из разных точек станции Мстёра и её окрестностях.
2. характеристика физических свойств воды, образовавшейся при таянии проб снега и дождевой воды.
3. характеристика химического состава разных проб талой и дождевой воды, т.е. определение содержания различных  побочных ионов.

Методика работы:

1. Для проведения данной работы были взяты  пробы снега. Точки для отбора проб снега были выбраны:

Проба №1-  ул. Сосновый бор  

Проба №2- ул.Железнодорожная

Проба №3 –ул.Мира

 Проба №4 – лесная зона

 Проба №5-  ФАБ.

Проба №6- стадион школы.

Проба №7-  Железная дорога

 Проба №8- ул. Кирзаводская

Проба №9- ул.Хлебозаводская

Проба №10- ул. Лесная

Проба №11-территория кирпичного завода

Проба №12-ул. Молодежная

Проба №13- ул. Шоссейная

1. Установление таких характеристик талой воды, как прозрачность, цвет, запах, наличие осадка, рH, наличие растворённых солей.
2. Обнаружение в пробах талой воды различных ионов и соединений.

Химические показатели воды:

1.Определение pH универсальным индикатором

2. Определение цвета

3.Определение запаха

4.Определение сухого остатка

5.Определение концентрации катионов железа

6.Определение сульфатов

7.Определение ионов свинца

8.Определение концентрации активного хлора

9.Определение ионов аммония

10. Определение карбонат иона

1. Водородный показатель рН

В пробирку наливают 5 мл исследуемой воды, 0. 1 мл универсального индикатора, перемешивают и по окраске раствора оценивают величину рН.

Розово - оранжевая

рН около 5

Светло-желтая

pH - 6

Светло - зелёная

рН - 7

Зеленовато-голубая

рН - 8

рН можно определить с помощью индикаторной бумаги, сравнивая её окраску со шкалой. По индикаторной бумаге более точное определение, чем визуально.

2.Методика  «Определение цвета воды»

В два стакана из бесцветного стекла наливают одинаковые объёмы воды: в один дистиллированную, в другой - родниковой. Пробы в обоих стаканах рассматривают на фоне листа белой бумаги при дневном свете сначала с боку, а затем сверху. Наблюдаемый цвет записываем по интенсивности окраски. Мутную воду перед анализом на цветность следует отфильтровать.

3.Методика  «Определения запаха  воды»

 Характер запаха набранной пробы воды определяют сразу при температуре окружающей среды, а затем после нагревания до 20 и 60С, вода может иметь различные оттенки запахов (землистый, бензиновый, хлорный) или не иметь запаха.

    Таблица: Сила и характер запаха по пятибалльной шкале

4. Определение сухого остатка вещества

Произвести выпаривание исследуемых обьектов в 100 мл. раствора.

5. Определение ионов железа

Оборудование и реактивы: 50% раствор KNCS, HCl-24%

Таблица 2

Приближенное определение ионов Fe+3

Окрашивание, видимое при рассмотрение пробирки сверху вниз на белом фоне

Примерное содержание ионов железа Fe+3

1.Отсутствие- менее 0, 05

2.Едва заметное желтовато-розовое- от 0, 05до 0, 1

3.Слабое желтовато-розовое- от 0, 1 до 0, 5

4.Желтовато-розовое - от 0, 5 до 1, 0

5.Желтовато-красное - от 1, 0 до 2, 5

6.Ярко-красное - более 2, 5

Определение.

К 10мл исследуемой воды прибавляют 1-2 капли HCl и 0, 2 мл (4 капли) 50%-го раствора KNCS. Перемешивают и наблюдают за развитием окраски. Примерное содержание железа находят по таблице2. Метод чувствителен, можно определить до 0, 02 мг/л.

Fe3+ + 3NCS- = Fe(NCS)3

6. Определение сульфатов (качественное определение с приближённой количественной оценкой.)

Оборудование и реактивы

Штатив лабораторный с пробирками, пипетки 5 и 10 см3 с делениями на 0, 1 см3, колбы мерные вместимостью 100, 500 и 1000 см3, пробирки колориметрические с притертой пробкой и отметкой на 10 см3, палочки стеклянные, воронки стеклянные, HCl(1:5), BaCl2. (5%), калий сернокислый, серебро азотнокислое, вода дистиллированная.

Подготовка к анализу

Приготовление основного стандартного раствора сернокислого калия

0, 9071 г K2SO4 растворяют в мерной колбе вместимостью 1 дм3 в дистиллированной воде и доводят объем раствора дистиллированной водой до метки. 1 см3 раствора содержит 0, 5 мг сульфат-иона.

Приготовление рабочего стандартного раствора сернокислого калия

Основной раствор разбавляют 1 : 10 дистиллированной водой. 1 см3 раствора содержит 0, 05 мг сульфат-иона.

Приготовление 5 %-ного раствора хлористого бария

5 г ВаСl2 растворяют в дистиллированной воде и доводят объем до 100 см3.

Приготовление 1, 7 %-ного раствора азотнокислого серебра

8, 5 г AgNO3 растворяют в 500 см3 дистиллированной воды и подкисляют 0, 5 см3 концентрированной азотной кислоты.

Проведение анализа:

В колориметрическую пробирку диаметром 14-15 мм наливают 10 см3 исследуемой воды, добавляют 0, 5 см3 соляной кислоты (1:5). Одновременно готовят стандартную шкалу. Для этого в такие же пробирки наливают 2, 4, 8 см3 рабочего раствора сернокислого калия и 1, 6; 3, 2; 6, 4 см3 основного раствора K2SO4 и доводят дистиллированной водой до 10 см3, получая таким образом стандартную шкалу с содержанием: 10, 20, 40, 80, 160, 320 мг/дм3 сульфат-иона. Прибавляют в каждую пробирку по 0, 5 см3 соляной кислоты (1:5), затем в исследуемую воду и образцовые растворы по 2 см3 5 %-ного раствора хлористого бария, закрывают пробками, перемешивают и сравнивают со стандартной шкалой.

7. Определение иона свинца (качественное)

Иод калий дает в растворе с ионами свинца характерный осадок PbI2: Исследования производятся следующим образом. К испытуемому раствору прибавить немного KI, после чего, добавив CH3COOH, нагреть содержимое пробирки до полного растворения первоначально выпавшего мало характерного желтого осадка PbI2. Охладить полученный раствор под краном, при этом PbI2 выпадет снова, но уже в виде красивых золотистых кристаллов Pb2+ +2I- . = PbI2

8.Определение хлорида натрия в воде(приближенная оценка)

Оборудование и реактивы: Пипетка объемом 10мл, бюретка, три конические колбы, белая кафельная плитка, проба воды, дистиллированная вода, калий хроматный индикатор, 50мл раствора AgNO3 (2, 73г на 10мл)

Определение. Наливают 10мл исследуемой воды в коническую колбу и добавляют 2капли калий-хроматного индикатора. Из бюретки оттитровывают хлорид-ион раствором AgNO3, постоянно встряхивая коническую колбу.

В конечной точке титрования осадок AgCl окрашивается в красный цвет. Дважды повторить титрование с 10мл исследуемой воды.

Подсчитать среднее количество израсходованного AgNO3. Объем израсходованного AgNO3 приблизительно равен содержанию хлоридов в пробе воды (в г/л).

9.Методика  «Определения катионов аммония»

Реагенты: гексанитрокобальтат(III) натрия растворить в 100 мл.воды

Условия:

1.рН=4-5 (уксусная кислота)

2.комнатная температура

Выполнение: Впробирку помещают 10 мл. пробы (рН=4-5),прибавляют 5 мл. реагента,через 2-3 минуты проводят наблюдения.Если выпадает осадок желтого цвета, то концентрация катионов аммония более 0,1мг.

10.Методика определения карбонат ионов

 Кислоты разлагают все карбонаты с бурным выделением диоксида углерода:

Na2C03 + 2НСl == 2NaCl + C02 + Н20.

Эта реакция очень характерна для карбонатов, так как выделение C02 при разложении сульфитов кислотами протекает не так бурно.

Выполнение реакции. К 2 каплям раствора Na2C03 прибавляют по каплям разбавленную соляную или какую либо другую кислоту. Наблюдают бурное выделение газа.

Результаты исследования:

1. Анализ проб показал, что места, где были взяты пробы оказались разной степени загрязнённости:

По рН-среды снег в жилой зоне слабо кислотный, что объясняется наличием продуктов жизнедеятельности человека.

По физическим параметрам все пробы, кроме лесной, достаточно сильно отличаются от стандарта.

По химическим параметрам в пробах наиболее часто встречаются хлорид-ионы: в малой концентрации в пробе №1,5,8,10,12,13 и в довольно большой концентрации в пробе №.3, 7,9,11. Это можно объяснить наличием соли в смеси, которой посыпают дороги и тротуары.

 ионы аммония обнаружены в пробе №1,5,6,10,12,13, где их концентрация довольно мала и в пробе №2,8,9 с достаточно большой концентрацией.

 Карбонат-ионы - были обнаружены в пробах №2,3,5,7,9,11,12 .

Сульфат-ионы - обнаружены в очень малой концентрации в пробе №2, 7,10,11,13  

При проведении анализа на содержание ионов свинца , последние были обнаружены  в пробе №3,5,7,10,11,13  в небольшой концентрации, что объясняется близостью дороги (выбросы автотранспорта) Здесь же велика доля нерастворимых соединений свинца (сухой остаток).

Выводы по результатам работы.

1. 1). Анализ физических свойств талой воды взятых проб снега  и дождя и исследования химического состава показал, что наиболее близки к контролю – дистиллированной воде – пробы,  взятые в точках наименьшего присутствия продуктов  жизнедеятельности человека (зелёная  -ул. Сосновый бори лесная зона .) В микрорайонах снег содержит физические примеси – песок, листья деревьев, отходы жизнедеятельности человека  (биогенный и антропогенный фактор).
2.  2). Сопоставляя все результаты наблюдений и исследований, можно предположить, что потенциальные источники загрязнения снежного покрова в нашей местности – автодороги и железная дорога.
3.  Анализ результатов исследования показал, что химические примеси в пробах снега и дождевой воды невелики, т.е. загрязнение природных осадков, а, следовательно, воздуха умеренное.
4.  3). Из исследуемых микрорайонов наиболее  загрязнёнными участками станции являются улица Шоссейная, кирпичный завод и ул. Мира, территория ФАПа, где близость предприятия, автодороги, практически не отделены от жилой зоны.

Рекомендации

1. Т.к. содержание примесей в снежном покрове наибольшее около автодорог, то необходимо отделять жилую зону от них с помощью активного озеленения станции. Особенно это касается микрорайонов с малой санитарной зелёной зоной. Довести до сведения  администрацию станции Мстёра о результатах работы. Провести работу в школе и принять участие в благоустройстве и озеленении  населенного пункта.
2. Талая и дождевая вода содержит меньше различных ионов, чем водопроводная, значит при дополнительной фильтрации или отстаивания, ею можно пользоваться для полива комнатных растений и рассады, особенно если брать снег подальше от дороги.

Приложение 1.
таблица №1Физические показатели исследованных проб снега .

Приложение 2.  Анализ химических примесей исследованных проб снега

Приложение 3.  Анализ химических примесей исследованных проб воды.

Приложение 4.

Приложение

4

Некоторые результаты загрязнения проб снега:

 Ионы свинца                                            

Стандарт,     №5              №7             №11           №13

Хлорид-ион

 стандарт               №3,             №7           №9           №11

              Загрязнение снежного покрова сульфат – ионами:

стандарт         №2         №7        №11       №13