Определение загрязнения атмосферного воздуха по физико-химическим характеристикам снега

Тема: Определение загрязнения атмосферного воздуха по физико-химическим характеристикам снега.

Цель работы: Научиться определять следующие физико-химические характеристики талого снега: взвешенные вещества, рН индекс, органические примеси, общая жесткость, ионы хлора, нитрат-ионы и сульфат-ионы.

Порядок выполнения работы

• 1. Ознакомиться с теоретической частью работы
• 2. Подготовить оборудование и материалы для проведения опытов
• 3. Провести определение ионов меди в исследуемых пробах воды
• 4. Ответить на контрольные вопросы
• 5. Оформить отчет
• 1. Практическая часть
• 1.1 Отбор проб и их подготовка к работе

Аппаратура:

• 1) Фотоэлектроколориметр;
• 2) рН — метр;
• 3) Аналитические весы;
• 4) Плоскодонные колбы;
• 5) Химические воронки;
• 6) Складчатые фильтры;
• 7) Полиэтиленовые бутылки из-под питьевой воды емкостью 1,5−2 л.

Реактивы:

• 1) Азотнокислое серебро, 10% раствор;
• 2) Трилон Б, 0,05 М;
• 3) Эриохром черный Т;
• 4) Салициловокислый натрий;
• 5) Едкий натр, 10 Н раствор;
• 6) Гликолевый реагент;
• 7) Соляная кислота;

Подготовка к работе. Перед началом исследования составляют схему обследуемой территории с указанием выбранных мест отбора снега, основных зданий и сооружений и их назначения. Мест отбора проб снега должно быть не менее 10. Ориентируясь по схеме, отбирают образцы снега в выбранных местах на площадках размером не менее 1 м. Количество снега должно составлять свыше 600−800 г. В качестве емкостей для отбора снега удобно пользоваться полиэтиленовыми бутылями на 1,5−2 л из-под питьевой воды, для чего у них отрезают ножницами верхнюю суживающуюся часть (снег в емкости должен быть плотно утрамбован). Каждая емкость должна быть пронумерована в соответствии с номерами мест отбора проб снега, номер закреплен на емкости скотчем.

Для таяния снега собранные образцы оставляют при комнатной температуре до следующего занятия. В день сбора образцов снега студенты готовят к следующему занятию складчатые фильтры, плоскодонные колбы и химические воронки. Каждый складчатый фильтр взвешивают на аналитических весах. Вес бумажного фильтра и номер пробы записывают на краю фильтра карандашом. Параллельно нумеруют плоскодонные колбы в соответствии с номерами проб.

1.2 Определение запыленности территории

Ход определения. После того как снег растаял, его фильтруют через предварительно взвешенный складчатый фильтр, перенося осадок количественно на фильтр.

Измеряют объем талого снега каждой пробы. Бумажные фильтры помещают в сушильный шкаф, нагретый до температуры 60−80С, или оставляют при комнатной температуре до следующего занятия. После высушивания фильтры взвешивают и определяют массу осадка. Поскольку объем талого снега во всех образцах разный, то для того чтобы можно было провести сравнительную оценку запыленности территории, каждую величину пересчитывают на 1 л (кг) талого снега:

Количество пыли на кг талого снега =.

• 1) мг/л
• 2) мг/л

• 3) мг/л
• 1.3 Определение рН талого снега

В работе используют индикаторную бумагу. Интервал рН=1 или рН — метр; рН талого снега можно определить во время фильтрования.

Проба № 1 — 0,51.

Проба № 2 — 0,5.

Проба № 3 — 0,4 талый снег химический ион.

3.4 Определение содержания органических примесей

Ход определения. Количество органических примесей можно определить пока происходит фильтрование талого снега. Это значение оценивают по величине поглощения светового потока органическими веществами при = 364 нм, которое происходит в соответствии с законом Бугера-Ламберта-Бера:

D = lg I/I=ECL.

где D — оптическая плотность раствора;

I — интенсивность света, падающего на раствор;

I — интенсивность света, прошедшего через раствор;

Е — молярный коэффициент светопоглощения 400 нм;

С — концентрация растворенного вещества, г-моль/л;

L — толщина слоя раствора, 20 см.

Проба № 1 — 0,04 г-моль/л;

Проба № 2 — 0,11 г-моль/л;

Проба № 3 — 0,08 г-моль/л.

D = 4000,0420 = 320.

D = 4000,1120 = 880.

D = 4000,0820 = 640.

1.5 Качественное определение ионов хлора

В пробирку наливают 5 мл пробы профильтрованного талого снега и добавляют 3 капли 10% раствора азотнокислого серебра. Примерное содержание хлор-иона определяют по внешнему виду осадка:

• 1 — опалесцирующий (слабая муть) — содержание CL 110 мг/л.
• 2 — опалесцирующий (слабая муть) — содержание CL 110 мг/л.
• 3 — опалесцирующий (слабая муть) — содержание CL 110 мг/л.
• 1.6 Определение общей жесткости в пробах снега

Ход определения. Отбирают 10 мл исследуемой пробы в плоскодонную коническую колбу на 100 мл, добавляют 1−2 мл аммиачного буфера с рН = 8 и на кончике шпателя краситель эриохром черный Т до получения светло-розового окрашивания и титруют 0,05 М раствором трилона Б до получения голубого цвета раствора. Жесткость воды в мг-экв/л рассчитывают по формуле:

Жесткость, мг-экв/л = ,.

где 0,05 — молярность трилона Б;

V — объем трилона Б, пошедший на титрование, мл;

• 1000 — коэффициент пересчета в л;
• 10 — объем пробы воды, взятой на анализ, мл.

После эриохрома — фиолетовый цвет;

После аммиачного буфера — розовый цвет.

Колба № 1.

Опыт № 1 — 1,1 мг/экв/л Опыт № 2 — 1,2 мг/экв/л Колба № 2.

Опыт № 1 — 1 мг/экв/л Опыт № 2 — 1,1 мг/экв/л Колба № 3.

Опыт № 1 — 0,6 мг/экв/л Опыт № 2 — 0,6 мг/экв/л трилон Б — голубой раствор трилон Б — голубой раствор Колба № 1.

V = 1,15 мл.

жесткость мг/экв/л = =5,75 мг/экв/л Колба № 2.

V = 1,05 мл.

жесткость мг/экв/л = =5,25 мг/экв/л Колба № 3.

V = 0,6 мл.

жесткость мг/экв/л = =3 мг/экв/л.

1.8 Определение сульфат-ионов

Ход определения. К 5 мл талого снега после фильтрования добавляют 1−2 капли соляной кислоты (1:1), 5 мл гликолевого реагента и тщательно перемешивают. Через 30 мин измеряют оптическую плотность полученного раствора на фотоэлектроколориметре или спектрофотометре в кюветах толщиной 20 мм при = 364 нм. В качестве раствора сравнения используют исследуемую пробу с добавлением гликолевого реагента, приготовленного без хлорида бария. Содержание сульфатов находят по калибровочной кривой. Оптимальные интервалы концентраций для турбидиметрического определения сульфат-иона находятся в интервале 2−25 мг/л.

Все результаты определений записываются в таблицу 1.

№ пробы.	Объем талого снега, мл.	Масса пыли.	Величина поглощения органических примесей D.	Жесткость талого снега, мг-экв/л.	Содержание сульфат-ионов, мг/л.	Содержание ионов хлора, мг/л.	Содержание нитратов, мг/л.
В пробе.	В л.
		27,78.	27,8.		5,75.		;
		26,91.	26,94.		5,25.		;
		28,16.	28,17.				;

Оптическая плотность Нулевая с 1-ой — 0,01.

Нулевая со 2-ой — 0,075.

Нулевая с 3-ей — 0,09.

Нулевая с 4-ой — 0,14.

Нулевая с 5-ой — 0,16.

Нулевая с 6-ой — 0,18.

Нулевая с 7-ой — 0,19.

Нулевая с 8-ой — 0,21.

Нулевая с 9-ой — 0,27.

Нулевая с 10-ой — 0,28.

Нулевая с 11-ой — 0,3.

Вывод

Мы научились определять физико-химические характеристики талого снега: взвешенные вещества, рН индекс, органические примеси, общая жесткость, ионы хлора, нитрат-ионы и сульфат-ионы. Следовательно можно сделать вывод, что загрязнение атмосферного воздуха по физико-химическим параметрам снега по результатам выполнения работы в пределах допустимого согласно представленной ниже таблице 2.

Контрольные вопросы.

1. Какие загрязнения снежного покрова следует ожидать в радиусе действия: автотранспорта, теплоэлектростанций, предприятий черной и цветной металлургии, предприятий органического синтеза?

Загрязнения тяжелыми металлами, нитратами, сульфатами, хлоридами и органическими веществами.

2. Почему надо пересчитывать результаты на 1 л талого снега, почему нельзя сравнивать исходные данные?

Поскольку объем талого снега во всех образцах разный, то, для того чтобы можно было провести сравнительную оценку запыленности территории, каждую величину пересчитывают на 1 л (кг) талого снега.

3. В чем заключается принцип комплексонометрического определения жесткости воды?

Метод представляет собой комплексонометрическое титрование и основан на вытеснении эриохрома черного Т из комплекса с ионами кальция и магния этилендиаминтетрауксусной кислотой — процесс, сопровождающийся изменением цвета раствора с фиолетового на голубой.

4. Каковы характерные реакции на ионы хлора и сульфат-ионы?

Примерное содержание хлор-иона определяют по внешнему виду осадка: опалесцирующий (слабая муть) — содержание Cl 110 мг/л; сильная муть — содержание Cl 1050 мг/л; хлопья, осаждающиеся не сразу — содержание Cl 50 100 мг/л; белый объемный осадок — содержание Cl более 100 мг/л.

5. На чем основан метод турбидиметрического анализа сульфат-ионов?

Метод основан на определении сульфат-иона в виде BaSOв солянокислой среде с помощью гликолевого реагента.

6. Объясните изменение цвета раствора при титровании пробы воды раствором ЭДТА.

Поскольку этилендиаминтетрауксусная кислота является более сильным комплексоном по сравнению с эриохромом черным Т, то последний вытесняется из комплекса с металлами, и в точке эквивалентности розовая окраска комплекса исчезает, появляется голубое окрашивание, соответствующее раствору свободного эриохрома черного Т.

7. Напишите формулу этилендиаминтетрауксусной кислоты, объясните ее способность образовывать прочные комплексы.

Этилендиаминтетрауксусная кислота наиболее сильный из известных комплексонов. Количество ионов кальция и магния, находящихся в связном состоянии, определяют титрованием раствора комплекса раствором ЭДТА известной концентрации.

8. Напишите формулу эриохрома черного Т и объясните способность этого соединения образовывать комплексы с металлами.

CHNNaOS.

Эриохром черный Т (1) представляет собой азоткраситель, обладающий сопряженной системой двойных связей, обеспечивающей окраску данного соединения (голубой цвет при рН более 8). С ионами кальция и магния это соединение образует комплекс розово-фиолетовго цвета.

Таблица 2 Концентрации основных загрязняющих веществ в поверхностном стоке, принимаемые для расчета масс загрязнений в пределах допустимых нормативов

Талые воды.	Ед. измерения.
Взвешенные вещества.		мг/л.
Хлориды.		мг/л.
Кальций.	30 — 140.	мг/л.
Магний.	20 — 85.	мг/л.
Нитраты.		мг/л.
Сульфаты.		мг/л.
БПК.		мг/л.