Дипломная работа на тему "Изучение химического состава снега"

ГлавнаяХимия → Изучение химического состава снега




Не нашли то, что вам нужно?
Посмотрите вашу тему в базе готовых дипломных и курсовых работ:

(Результаты откроются в новом окне)

Текст дипломной работы "Изучение химического состава снега":


План

Введение

1.1.  Источники поступления

1.1.1  Кальций

1.1.2  Сульфаты

1.1.3  Хлор

1.1.4  Медь

1.1.5  Хром

1.1.6  Ионы водорода и гидроксильные ионы (рН)

1.2  Биологическое действие

2.2.1  Кальций

2.2.2  Сульфаты

2.2.3  Медь

2.2.4  Хром

2.2.5  рН

2.2.6  Хлор

2  Правила отбора проб

Методы определения

3.1  Кальций

3.2  Сульфаты

3.3  Хлориды

3.4  Медь

3.5  Ионы водорода и гидроксильные ионы (рН)

Обсуждение результатов

Материал для химического кружка

Литература

Введение

В эпоху научно-технической революции антропогенные воздействия на окружающую среду становятся интенсивными и масштабными. Серьезную опасность представляет усиливающиеся загрязнение природных сред – атмосферы, гидросферы, биосферы. В связи с этим наибольшую важность приобретают проблемы контроля качества и регулирования состояния окружающей среды.

Запасы воздуха на земном шаре очень велики, практически безграничны. Химический состав его в различных частях Земли более или менее однороден. Кроме таких важных компонентов, как азот, кислород, углекислый газ, атмосферный воздух в разных количествах содержит множество других веществ. Первые относятся составляющим атмосферы, вторые ее загрязняют. Загрязнение может быть связано с естественными (извержение вулканов, пыльные бури, лесные пожары) и антропогенными (дымовые трубы промышленных предприятий, электростанции, котельные, автомобильный и железнодорожный транспорт, авиация) процессами. Вместе с дымовыми и вентиляционными газами улетают тысячи тонн ценных веществ и материалов. Особенно большие изменения в составе атмосферного воздуха происходят в крупных промышленных центрах, где состав воздуха уже не в состоянии самовозобновиться. В результате этого заводские районы некоторых городов становятся непригодными для проживания.

Наблюдения за состоянием атмосферного воздуха, проводимые в России в 1988-1996 гг., свидетельствовали о снижении средних концентраций взвешенных веществ, растворимых сульфатов, аммиака, сероводорода вследствие спада производства и закрытия предприятий. В последние годы содержание в атмосферном воздухе вредных примесей увеличивается, т.к. наблюдается подъем производства предприятий черной и цветной металлургии, химической, нефтехимической и целлюлозно-бумажной промышленности, энергетических предприятий и стройиндустрии и рост парка автомобилей. [1]

Часть взвешенных в воздухе веществ оседает на Землю вместе с осадками, например в виде снега. Источник снежного покрова – снежинки. Они образуются в холодных слоях тропосферы при конденсации влаги на носящихся в воздухе пылинках, частичках солей, спорах и пыльце растений и других компонентах, находящихся в атмосфере, в том числе и вредных. Поэтому анализ снежного покрова является одним из компонентов определения степени загрязнения атмосферы. Система контроля снежного покрова является частью общей системы мониторинга трансграничного и дальнего переноса загрязняющих веществ. Осадки являются эффективным фактором вымывания различных веществ из воздуха. При этом процессы влажного и сухого выпадения могут привести к изменению химического состава почв, вод рек и водоемов. Снежный покров – надежный индикатор в частности такого важного параметра, как атмосферная нагрузка на природные экосистемы. [2]

В более широком плане оценка снежного покрова необходима для понимания:

1.  взаимосвязи между изменяющимся составом атмосферы и изменениями климата;

2.  влияние изменений климата на химический состав атмосферы;

3.  переноса потенциально опасных веществ в атмосфере на большие расстояния и их выпадение;

4.  естественного кругооборота химических элементов и антропогенных воздействий на атмосферу.

Целью данной дипломной работы было исследование химического состава снежного покрова некоторых районов г. Рязани. Данная оценка необходима для определения примесей воздуха и тех веществ, которые снег накапливает за зиму.

Для этого необходимо решить следующие задачи:

·   освоить методики отбора проб;

·  взять пробы;

·  провести анализ проб;

·  обобщить полученные данные.

ГЛАВА 1.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

По своему химическому составу вода является соединением двух атомов водорода и одного атома кислорода. Однако, в естественных условиях в воде постоянно содержаться самые различные вещества и элементы. Это объясняется тем, что в процессе круговорота она, соприкасаясь с загрязненным воздухом, различными горными и осадочными породами и почвами, растворяет то или иное количество содержащихся в них химических соединений и превращается в раствор, часто весьма сложного состава. При этом формирование метеорных осадков начинается еще в процессе их выпадения, когда капельно-жидкая вода и кристаллы снега поглощают и как бы вымывают из атмосферы молекулы солей, взвешенные вещества и бактерии. Следовательно, качественный состав осадков зависит от степени загрязнения тех слоев воздуха, через которые они проходят. В дальнейшем, по мере стекания дождевых и талых вод к искусственным и естественным водосбросам, отмечается еще более значительное изменение их химических и бактериальных показателей.

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. Одним из постоянных ингредиентов водной среды является железо, а так же некоторые микроэлементы, в том числе бериллий, марганец, медь, молибден, мышьяк, свинец, селен, стронций, фтор, цинк и др. В воде также могут обнаруживаться соли аммиака, азотной и азотистой кислот, наличие которых служит одним из показателей загрязнения воды белковыми веществами. В открытых водоисточниках содержится примись органических соединений, являющиеся водных организмов или попадающих вместе с различными стоками. Наконец, для газового состава воды характерно наличие растворенного кислорода, углекислого газа, сероводорода. [3]

Следует отметить улучшение организации работ по защите атмосферы от загрязнения в периоды НМУ. Очень важным является участие подразделений Росгидромета в согласовании томов ПДВ по разделу «План мероприятий по регулированию выбросов в периоды неблагоприятных метеорологических условий». Согласование увязывается с заключением договоров с предприятиями на передачу предупреждений об опасных условиях.

Поскольку проблема прогнозирования загрязнения воздуха является в значительной степени региональной, большое значение для повышения эффективности работ имеют региональные разработчики. Такие разработки проводятся в Уральском УГМС, ЦЧО Республики Татарстан, Верхнее-Волжском, Северо-Кавказком УГМС и др. Сотрудники Башкирского УГМС совместно со специалистами ГГО проводят разработки по вопросу прогнозирования экстремально высоких уровней загрязнения воздуха в городах.

К недостаткам следует отнести то, что далеко не полностью реализуется имеющиеся возможности улучшения состояния воздушного бассейна в городах за счет прогноза и предотвращения высоких уровней загрязнения воздуха в периоды НМУ. В ряде промышленных городов с высоким уровнем загрязнения воздуха, в которых могут возникать опасные эпизоды в периоды НМУ, до сих пор работы не проводятся. Многие предприятия, являющиеся существенными источниками загрязнения воздуха, не проводит мероприятий по регулированию выбросов в периоды НМУ.

В целом, несмотря на значительные трудности, работы по прогнозу загрязнения воздуха и защите атмосферы от загрязнения в периоды НМУ на сети Росгидромета продолжаются. Это является основой для дальнейшего улучшения качества работ и по повышения их эффективности, достижения реального улучшения состояния воздушного бассейна в городах РФ. [32]

1.1 Источники поступления

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%.

Валовые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников составляют до 125,073 тыс. тонн/год.

В наибольшей степени загрязняют атмосферный воздух тепловые электростанции – 44,7 тыс. тонн/год (35,7%), предприятия нефтеперерабатывающей промышленности – 43,3 тыс. тонн/год (34,6%), промышленности строительных материалов – 12,9 тыс. тонн/год (10,3%), пищевой промышленности – 3,3 тыс. тонн/год (2,6%), транспорт – 3 тыс. тонн/год (2,4%), машиностроения и металлообработки – 2,6 тыс. тонн/год (2,1%), сельского хозяйства – 2,2 тыс. тонн/год (1,8%).

Основная доля выбросов диоксида серы приходится на нефтеперерабатывающую промышленность и электроэнергетику, которые в сумме дают более 87% общего выброса этого вещества. Предприятия электроэнергетики также выбрасывают основную массу оксидов азота (78%) и твердых веществ (45%).

Главным загрязнителем атмосферного воздуха выбросами оксида углерода является также электроэнергетика (39% общего выброса). Ведущая роль в загрязнении атмосферы углеводородами и летучими органическими веществами принадлежит предприятиям транспорта и нефтеперерабатывающей промышленности.

Оборудование и технологии, применяемые для улавливания и обезвреживания выбросов вредных веществ в атмосферу, совершенствуется медленно. Так, если присутствующие в выбросах твердые вещества улавливаются на 94,2%, то газообразные и жидкие – лишь на 16,6%, при этом окись углерода на 5,1%, летучие органические вещества – на 30,9%. Из уловленных веществ утилизируется всего 58,3%.

Также, одним из главных источником загрязнения воздуха жилой зоны такими веществами, как оксид углерода, оксид серы и сажа, является автомобильный транспорт.

С каждым годом увеличивается вклад выбросов от передвижных источников в общем балансе выбросов загрязняющих веществ в воздушный бассейн.

В 2002г. выбросы от автотранспорта составили: оксид углерода (II) – 15,190 тыс. тонн/год, оксид серы (IV) – 0,178 тыс. тонн/год, сажа – 0,025 тыс. тонн/год. [7]

1.1.1 Кальций

Основные источники поступления кальция в атмосферу – разработки природных соединений, производство цементов, сточные воды производств (бумажного, химического, стекольного, химико-фармацевтического, кожевенного, лакокрасочного); много кальция содержат бытовые стоки прачечных.

Поступление значительных количеств кальция и связанное с этим увеличение щелочности и жесткости питьевой воды имеет место при использовании цементных и бетонированных емкостей, труб и хранилищ. [4]

1.1.2 Сульфаты

Сульфаты находятся в составе атмосферного аэрозоля, воздушной среды производственных помещений, атмосферы городов, в сточных водах промышленных предприятий (металлургических, химических, текстильных, пищевых, кожевенных, стекольных). Чаще встречаются сульфаты натрия, аммония, кальция.

Средняя концентрация сульфатов в атмосфере городской зоны составляет в среднем 1-10 мкг/м3.

Большая часть серы поступает в окружающую среду в виде оксида серы (VI). Период существования SO2 в атмосфере города составляет от 3 до 5 часов.

Оксид серы (VI) благодаря высокой гигроскопичности быстро реагирует с водяным паром атмосферы и превращается в аэрозоль серной кислоты. При низкой относительной влажности он может длительное время находиться в воздухе, а при высокой – оседать подстилающую поверхность.

Неоднократно отмечалось выпадение аэрозоля серной кислоты из домовых факелов химических предприятий, содержащих оксиды серы при низкой облачности и высокой влажности воздуха.

Сульфаты поступают в атмосферу так же в результате выветривания почв, с частицами морской соли, с выхлопами газов автомобилей.

Содержание сульфатов в осадках составляет от 1 до 10 мг/л. [4]

1.1.3 Хлор

Хлор, присутствующий в виде хлорноватистой кислоты или ионов гипохлорита, принято называть свободным хлором. Хлор, существующий в виде хлораминов (моно- и ди-), а также в виде треххлористого азота, называют связанным хлором. Общий хлор – это сумма свободного и связанного хлора.

Свободный хлор достаточно часто применяют для дезинфекции питьевой воды. В промышленности хлор используют при отбеливании в бумажном производстве, производстве ваты, пластмасс, инсектицидов, растворителей, для уничтожения паразитов в холодильных установках, в металлургии для хлорирующего обжига руд цветных металлов.

Основной источник поступления хлора в атмосферу – электролиз хлористых солей, массовые выбросы при очистке воды, сжигание продуктов, содержащих хлор. Средние концентрации хлора в атмосферном воздухе колеблются от 1 до 3,7 мг/куб.м. К промышленным предприятиям, наиболее загрязняющих атмосферу хлором, следует отнести химико-фармацевтические, металлургические, целлюлозно-бумажные. [4]

1.1.4 Медь

Основными источниками поступления меди в окружающую среду являются предприятия цветной металлургии (промышленные выбросы, отходы, сточные воды), транспорт, медьсодержащие удобрения и пестициды, процессы сварки, гальванизации, сжигание углеводородных топлив в различных отраслях промышленности. Годовой объем техногенных поступлений меди в атмосферу составляет 56 тыс. т. Средняя концентрация меди в атмосфере города 0,09 мг/куб.м. [4]

1.1.5 Хром

Источники поступления хрома в окружающую среду могут быть как антропогенными, так и природными.

Находящийся в природе хром всегда встречается в трехвалентном состоянии, шестивалентный хром в окружающей среде практически полностью является результатом хозяйственной деятельности человека. [29]

Главным антропогенным источником поступления хрома в окружающую среду являются предприятия по производству цемента, стекольное производство, сжигание топлива, черная металлургия, металлообрабатывающая, автомобильная, текстильная, кожевенная, пищевая и химическая промышленность. [1, 29, 26, 31]

Промышленные отходы предприятий в виде золы, пыли, шлака, шлама содержат в своем составе значительное количество хромовых загрязнений. Большое количество поступает в водные объекты с промышленными стоками. [7]

Основными природными источниками загрязнения окружающей среды соединениями хрома являются обширные лесные пожары, продукты вулканической деятельности. Вода в районах, где есть месторождения хрома может содержать повышенные его концентрации в результате выщелачивания из пород (серпентинитов и других хромосодержащих минералов). [31]

Так же некоторые количества хрома поступают в воду в процессе разложения организмов и растений. [26]

Однако не один из этих природных источников, в отличии от антропогенных , не приносит таких количеств хрома, которые представляли бы опасность для здоровья человека и животных. [31]

1.1.6 Ионы водорода и гидроксильные ионы (рН)

Содержание в воде водородных ионов в основном определяется количественным соотношением концентраций угольной кислоты и ее ионов. В воде угольная кислота диссоциирует:

H2CO3=H+HCO3

поэтому талые воды, содержащие большое количество растворенной двуокиси углерода, имеют, кислую реакцию. При диссоциации гидрокарбонатов Са(НСО3) также образуются ионы НСО3. Увеличение их концентрации ведет к увеличению рН вследствие гидролиза:

НСО3+Н2О=Н2СО3+ОН

Источниками ионов водорода являются также и другие кислоты, находящиеся в талой воде (серная, ортофосфорная). Гидролиз солей тяжелых металлов имеет значение в тех случаях, когда в атмосферу попадает значительное количество сульфатов железа, алюминия, меди, и других металлов. В результате гидролиза выделяются ионы водорода:

Fe+2H2O=Fe(OH)2+2H


Величина концентрации ионов водорода (рН) обычно колеблется в атмосферных осадках от 4,6 до 6,1. [4]

1.2 Биологическое действие

В эпоху научно-технической революции деятельность человека приобретает масштаб геоэкологических процессов, приводит к изменению естественных биогеохимических циклов на земле, нарушению экологического равновесия в биосфере, что, в свою очередь, сказывается на самом человеке. Уровень здоровья человека в значительной степени зависит от качества среды его обитания. По мнению многих ученых факторы окружающей среды в 18-20% определяют состояние здоровья человека.

Накопившиеся десятилетиями недостатки в природоохранной деятельности, укоренившийся потребительский подход к природным ресурсам, а также развитие производительных сил без должного учета экологических последствий привели к созданию экологически опасных зон, ухудшению здоровья людей, изменению демографических характеристик (уровню рождаемости, продолжительности жизни, миграции населения), а также нанесению значительного ущерба природе.

Доля влияния загрязнения атмосферного воздуха в формировании заболеваемости системы органов дыхания составляет 20%, системы кровообращения – 9%.

Наиболее высокий индекс загрязнения в городских условиях получен по тяжелым металлам и оксиду углерода. В структуре выбросов наибольшую долю составляют сернистый ангидрид – 35%, твердые вещества (пыль) и оксид углерода – 30%, углерод – 1,2%, оксид азота – 0,9%. [6]

В настоящее время, при стремительном развитии производительных сил и освоении все новых и новых энергетических мощностей, процессы биогеохимической миграции и концентрации веществ в биосфере протекают настолько быстро, что организм человека не успевает приспосабливаться к новым уровням содержания химических элементов в питьевых водах, продуктах питания и воздухе. [8]

Состояние здоровья населения является отражением сложного комплекса явлений в окружающей среде. На процесс его формирования влияет целый ряд биологических, антропогенных, природно-климатических и др. факторов.

В настоящее время в Рязанской области наблюдается стабильная тенденция к росту злокачественных новообразований и смертности населения от них.

Уровень опухолевых заболеваний в области 1,2 раза превышает аналогичный показатель по Российской Федерации.

Вызывает беспокойство выраженный рост показателей распространенности данной патологии среди детей. [7]

1.2.1 Кальций

Кальций является важнейшим биогенным элементом, его вредное действие возможно лишь при поступлении в организм в очень больших дозах. В виде пыли или аэрозоля соединения кальция оказывают сильное прижигающее действие на кожу и слизистые оболочки. Особенно опасен СаО, действие, которого состоит в омылении жиров, поглощении из кожи влаги, растворении белков, раздражении тканей. Поражаются также глубокие дыхательные пути и особенно легкие.

Соединения кальция постоянно содержатся в почве и природных водах, а также в животных и растительных организмах. Растения извлекают из почвы кальций в больших количествах, однако, истощение почв в отношении этого элемента наблюдается сравнительно редко.

Жесткие требования по содержанию кальция предъявляются к водам, поскольку в присутствии карбонатов, сульфатов и ряда других анионов кальция образует прочную накипь. [3]

1.2.2 Сульфаты

Сульфаты активно участвуют в сложном круговороте серы. При отсутствии кислорода под действием сульфатредуцирующих бактерий они восстанавливаются до сероводорода и сульфидов, которые в природной воде кислорода снова окисляются до сульфатов.

 Растения и животные извлекают растворенные в воде сульфаты для построения белкового вещества.

 Сульфаты мало токсичны, обладают раздражающим эффектом. Повышенное содержание сульфатов ухудшает органолептические свойства воды и оказывают физиологическое действие на организм человека. При приеме внутрь они действуют как «осмотическое» слабительное, причем токсического эффекта обычно не наблюдается вследствие медленного всасывания и быстрого воздействия.

 Основная часть сульфатов, поступивших на поверхность почвы, удерживается в верхней части почвенного профиля (глубина до 20 см) и содержание их в течение года остается в исходной форме. Растения поглощают малую часть сульфатов, то есть в почве идет процесс накопления сульфатов. [1]

1.2.3 Медь

Медь относится к числу активных микроэлементов, участвующих в процессе фотосинтеза и влияющих на усвоение азота растениями. Недостаток содержания меди в почве отрицательно влияет на синтез белков, жиров и витаминов и способствует бесплодию растительных организмов. Вместе с тем, избыточные концентрации меди оказывают неблагоприятные воздействия на растительные и животные организмы.

Медь и её соединения весьма токсичны для почвенной микрофлоры. Загрязнение субпесчанной почвы медью может привести к угнетению активности нитрифицирующих бактерий. Медь заметно сдерживает минерализацию азота.

Избыток её в почве ведет к развитию хлороза у растений, недостаток снижает урожай и высоту. Соединения меди весьма токсичны для всех представителей водной фауны и флоры. При минимальных концентрациях гибнут пресноводные полипы и пиявки.

В организме человека медь главным образом содержится в виде комплексных органических соединений и играет важную роль в процессах кроветворения. При недостатке меди в организме человека относительно часто встречается рахит. Во вредном действии избытка меди решающую роль, по-видимому, играет реакция Сu (II) с SH-группами ферментов. С колебаниями содержания меди, вступая в реакцию с белками тканей, оказывает резкое раздражение на слизистые оболочки верхних дыхательных путей и желудочно-кишечного тракта.

При хронической интоксикации медью и её солями возможны функциональные расстройства нервной системы, нарушение функций почек и печени, изъязвление носовой перегородки. [1]

1.2.4 Хром

Хром присутствует во всех растениях, но не доказано, что он является для них эссенциальным элементом. Вероятно, что небольшое количество трехвалентного хрома стимулирует рост растений и процесс фотосинтеза, способствует образованию хлорофилла. [30]

Хром, как и большинство веществ, может всасываться растениями, как через корневую систему, так и через поверхность листьев. Из участков всасывания переносятся небольшие количества хрома, однако хелатированная форма транспортируется через все растение.

Концентрация металла в употребляемых в пищу растениях колеблется от не улавливаемых до 0,19 мг/кг сырой массы.

Вода, содержащая 5 мг/л хрома, вредно влияет на растения; при концентрации 10 мг/л наблюдается хлороз, а при 15 – 50 мг/л металла в воде задерживается рост растений. [1]

Хром так же оказывает влияние и на рыб. Под влиянием хрома может повышаться чувствительность рыбы к инфекциям; высокие концентрации оказывают повреждающее действие на жаберный аппарат и/или накапливаются в различных тканях рыб.

Для человека ингаляция атмосферным воздухом, загрязненного соединениями хрома, может вызвать ряд негативных эффектов. [1]

1.2.5 рН

Величина рН – один из важнейших показателей качества воды и почвы.

Концентрация ионов водорода имеет большое значение для химических и биологических процессов, происходящих в природных водах. От величины рН зависит развитие и жизнедеятельность водных растений, устойчивость различных форм миграции элементов, агрессивное действие воды на металл и бетон, токсичность загрязняющих веществ. Величина рН воды также влияет на процессы превращения различных фор биогенных элементов.

Содержание ионов водорода в почве оказывает влияние на жизнедеятельность растений. Протоны входят в состав почвенно-поглощающего комплекса, обуславливая кислотность почвы. Различные группы растений могут существовать только на почвах с определенной кислотностью, поэтому этот показатель используется в сельском хозяйстве. [1]

1.2.6 Хлор

Хлор поступает в питьевую воду в виде свободного, для дезинфекции, или при выбросе сточных вод с промышленных предприятий. При большой концентрации в организме способствует угнетению желудочной секреции, уменьшению диуреза, повышению артериального давления и другие нарушения, оказывающиеся особо вредными для больных с заболеваниями сердца и почек. Однако все эти проявления могут возникать лишь при концентрации хлоридов в питьевой воде, превышающий порог их вкусового ощущения. [3]

Хлор отрицательно действует на организм. Он оказывает раздражающее и прижигающее действие, вызывая некроз тканей, а затем первичное токсико-химическое воспаление, к которому может в дальнейшем присоединиться вторичная инфекция. При небольших концентрациях вызывает общее недомогание. При больших дозах поступления в организм появляется сильный кашель, боль и стеснение в груди, одышка, кровохаркание.

Накопление хлора в листьях является одной из причин потери декоративности растений, выращиваемых вдоль автомагистралей городов и вблизи промышленных предприятий. Наиболее устойчивы к действию хлора ива плакучая, тополь канадский, акация белая, вяз гладкий.[1]

Реформирование экономики в России привело к увеличению давления на природную среду в связи с приоритетом принципа получения максимальных прибылей в новых экономических структурах и наращиванию экстенсивных методов природных ресурсов. В этих условиях вопросы охраны окружающей среды и рационального природопользования отодвигаются на второй план из-за резкого ухудшения экономического положения возникновения проблем большей части населения.

Экологический риск постоянно возрастает из-за несовершенства применяемых технологий, износа оборудования, низкой эффективности очистки сооружений.

Сравнительная оценка медико-демографических показателей общественного здоровья, проведенная институтом методом социально-гигиенической паспортизации, характеризует состояние здоровья жителей как неудовлетворительное.

Ретроспективная за последние 50 лет оценка медико-демографической компоненты общественного здоровья проявляет негативные тенденции его формирования:

·  население перешло в стадию «высокого уровня демографической старости»;

·  сформировался регрессивный тип его возрастной структуры;

·  показатели соотношения численности мужчин и женщин в основных репродуктивных возрастах имеют тенденцию к дисбалансу;

·  сформировался очень низкий уровень нагрузки населения трудоспособного возраста детьми и высокий – стариками;

·  сформировался суженный тип воспроизводства населения, на что указывает динамика коэффициентов рождаемости, фертильности, детности, брутто- и нетто-коэффициентов;

·  продолжается естественная убыль населения и усиливается процесс депопуляции.

За последние годы можно выделить следующие основные тенденции в состоянии здоровья и медико-демографических процессах:

·  значительный рост отрицательного значения естественного прироста населения, когда умирает больше, чем рождается;

·  старение населения, возрастание доли пожилых людей (увеличение смертности населения в трудоспособном возрасте от травм, несчастных случаев и т. д.);

·  снижение темпов и уровней рождаемости;

В зависимости от природы и особенностей биологического и химического действия загрязняющих веществ, его длительности и интенсивности, выделяется два типа влияния загрязнения на здоровье:

1.  моментальный эффект – все острые кишечные инфекции, а так же вспышки заболеваний бронхоаллергизмами (провоцируется низким качеством питьевой воды, токсическими туманами);

2.  отставленный эффект – проявляется через определенное время, по характеру заболеваний делится на две подгруппы:

·  специфическое действие – связано с определенными загрязнителями;

·  провоцирующее действие – увеличение частоты распространенных заболеваний (хронических); выражается в повышении общей заболеваемости – росте обострения хронических заболеваний, увеличение числа хронических больных, уменьшении сопротивляемости, нарушении адаптации, физического развития и репродуктивной функции.

Уровни содержания ныне контролируемых в атмосферном воздухе и выбросах химических канцерогенов способны вызвать до 1,6 случая дополнительного заболевания злокачественными новообразованиями в год. Среднегодовые уровни исследуемых химических канцерогенов способны вызвать возникновение от 9,2 до 19 случаев злокачественных новообразований при соответственно 34- и 70-летней экспозиции воздействия. Ведущая роль в формировании канцерогенного риска от контролируемых в системе мониторинга веществ, принадлежала бензолу (65,4%), шестивалентному хрому (19,1%), и саже (14,2%). [5]

Таким образом, систематически увеличиваются контакты современного человека с разнообразными неблагоприятными химическими факторами окружающей среды. И хотя способность человека приспосабливаться, поразительна, за последние годы выявлены новые заболевания – генетические, токсикологические, аллергические и другие, распространение которых тесно связано с загрязнением атмосферного воздуха, природных питьевых вод, некоторых продуктов питания и т. д. [8]

Глава 2

Правила отбора проб

Отбор проб производится один раз в год в период максимального накопления влагозапаса в снеге – I-II декаде марта

Для отбора снега используются следующие вспомогательные устройства и материалы: снегомер, снегомерная рейка, полиэтиленовые пакеты вместимостью 10-12 куб. дм. или полиэтиленовое ведро с крышкой для проб снега; полиэтиленовая пленка – подкладка под крышку ведра размером 50х50 см.

Проба снега на каждом участке объединяет отдельные керны снега, взятые для определения в нескольких точках. Необходимо выбирать точки отбора так, чтобы пробы приблизительно характеризовали среднюю высоту снежного покрова на данном участке. При высоте покрова более 60 см. количество кернов в пробе не должно быть меньше трех. Каждый керн снега вырезается на полную глубину снежного покрова. Следует избегать захвата снегомером частиц грунта. Перед ссыпанием снега в полиэтиленовое ведро или пакет необходимо тщательно очистить снежный конец снегомера и снежный керн от грунта и растительных включений. Разрешается уплотнение снега в ведре или пакете руками через полиэтиленовую пленку.

При отборе на участке фиксируются следующие данные: место отбора пробы (название участка), средняя высота снега, количество кернов, наличие или отсутствие проталин или оголенных участков вблизи места отбора пробы.

К предварительной обработке предъявляют следующие основные требования: растапливанию и фильтрованию подлежит весь объем пробы, выполнение операции фильтрования следует проводить непосредственно в момент растапливания снега, так как при хранении талой воды в течении 4-5 часов на стенках сосуда, у поверхности, образуется несмываемая жирная пленка углеводородных соединений, захватывающая часть тонкодисперсной фракции твердых частиц, что приводит к непригодности пробы для анализа на углеводородные соединения и искажает истинное содержание в пробе других ингредиентов. Фильтр должен плотно прилегать к стенке воронки, во время фильтрования к нему прикасаться нельзя. Во избежание повреждения фильтра следует предохранять его от попадания комков нерастаявшего снега.

Для растапливания снег переносят в стаканы, при этом из него пинцетом выбирают и отбрасывают веточки, листья, хвою, траву и другие растительные остатки. Выбирать их с поверхности фильтра нельзя. Крупные одиночные растительные включения следует извлечь из талой воды в стакане, так как они не являются составной частью антропогенного загрязнения. Растапливание снега производится при комнатной температуре. Для ускорения процесса первые порции снега в стаканах можно слегка подогреть на водяной бане при температуре не выше 40 градусов. После образования первой порции воды форсировать растапливание снега не следует, поскольку процесс фильтрации обычно идет медленнее, чем тает снег при комнатной температуре.

По мере накопления талой воды в стаканах ее сливают на фильтр. При этом необходимо следить, чтобы воронка была заполнена водой не более чем на ¾ высоты. Заполнение ее до краев и переливание недопустимы. При сливе воды следует придерживать снежный ком в стакане ложкой или стеклянной палочкой.

Фильтрованную воду разливают в полиэтиленовые бутылки и в таком виде талая вода готова к анализу.

Глава 3

Методы определения

3.1 Кальций

Метод основан на способности ионов кальция образовать с трилоном Б малодиссоциированное устойчивое (при рН 12-13) соединение типа:

Ионы кальция с индикатором мурексид образует комплекс красного цвета:

Далее титруют трилоном Б до окраски свободного индикатора:

Ход определения

100 мл воды отмеривают в коническую колбу пипеткой, добавляют 2 мл 4 н. раствора гидроксида натрия и 10-15 мг сухого индикатора мурексид. Пробу титруют трилоном Б при перемешивании до перехода окраски из красной в фиолетовую. Содержание ионов Са в мг – экв/л находят по формуле:

Сх=С*n/V1000, где

с – концентрация раствора трилоном Б;

n – объем раствора трилона Б, пошедшего на титрования пробы, мл;

V – объем пробы, взятый для определения, мл.

Для определения используют реактивы

1.  раствор трилона Б.

2.  индикатор мурексид.

0,2г мурексида (пурпурата аммония) растирают в ступе со 100г хлористого натрия NaCl. Следует хранить в склянке из темного стекла.

3. раствор едкого натрия NaOH.

80г NaOH растворяют в дистиллированной воде в мембранной колбе на 1л и доводят объем до метки.

3.2 Сульфаты

Метод основан на определении сульфатов в виде BaSO4, образующегося при взаимодействии сульфатных ионов с хлоридом бария:

Ba +SO4 =BaSO4

BaSO4 – мелкий зернистый осадок в виде взвеси.

Ход определения

50мл пробы воды наливают в кювету, добавляют хлорид бария, перемешивают и фотометрируют относительно анализируемого раствора, без добавления реактивов, на спектрофотометре DR-2000 (при длине волны 530нм).

3.3 Хлориды

Меркуриметрическое определение

Метод основан на титровании ионов хлора раствором азотнокислой ртути Hg(NO3)2 с индикатором дифенилкарбазон. Ионы ртути при титровании связывают хлориды в малодиссоциированную HgCl2, а избыток их вступает в реакцию с индикатором , образуя комплекс фиолетового цвета.

2NaCl+Hg(NO3)2=HgCl2+2NaNO3

Большое значение несет величина рН титруемого раствора. При высоких значениях рН окрашенный комплекс образуется, когда в растворе существует не хлоридные ионы, а при низких значениях рН для образования окрашенного комплекса требуется большой избыток ионов ртути.

Ход определения

Пробу воды объемом 50-100мл, содержащую не менее 0,2мг Cl, выпаривают досуха в фарфоровой чашке на водяной бане. Осадок растворяют при перемешивании стеклянной палочкой в 0,5мл раствора HNO3, добавляют 2мл этилового спирта и 3-4 капли индикатора. Титруют 0,005н. раствором Hg(NO3)2 до перехода окраски от желтой к фиолетовой.

Расчет

Содержание хлоридов Сэ в мл-экв/л и Сх в мл/л находят по формуле:

Сэ=Nn 1000/V; Сх=Nn 1000*35,45/V, где

N – нормальность раствора Hg(NO3)2;

n – объем раствора Hg(NO3)2, пошедшего на титрование пробы, мл;

V – объем пробы воды, взятой для определения, мл.

Реактивы

1.  Раствор азотнокислой ртути Hg(NO3)2*0,5H2O 0,005н. 0,834г азотнокислой ртути растворяют в 100мл дистиллированной воды, содержащей 1,5-2мл концентрированной HNO3, разбавляют дистиллированной водой в мерной колбе до 1л.

2.  Смешанный индикатор – дифенилкарбрзон. 0,5г дифенилкарбазона растворяют в 100мл 96% этилового спирта в мерной колбе на 100мл. Раствор индикатора устойчив при хранении в темноте в течении месяца.

3.  Раствор азотной кислоты HNO3. 0,05н. 3,2мл концентрированной азотной кислоты HNO3 разбавляют дважды дистиллированной водой в мерной колбе до 1л.

4.  Раствор едкого натра NaOH. 0,05н. 2г NaOH растворяют в дистиллированной воде и доводят объем раствора в мерной колбе до 1л.

5.  Этиловый спирт C2H5OH. 96%, ГОСТ 18300-72.

6.  Стандартные растворы хлористого натрия NaCl, 0,01н.

а) основной раствор: 0,5844г NaCl, предварительно, прокаленного при 500-600С до полного удаления влаги, растворяют в дистиллированной воде и доводят объем раствора в мерной колбе до 1л.

б) рабочий раствор, 0,005н. Готовят разбавлением 0,01н. раствора NaCl вдвое.

3.4 Медь

Бицинхонинантный метод

Метод основан на реакции ионов меди с 2,2-бихинолин-4,4 дикарбоксидной кислотой (бицинхониновая кислота). Соли этой кислоты реагируют с Cu, образуя пурпурно окрашенный комплекс:

Ход определения

50мл пробы воды наливают в кювету, добавляют реактив и соответствующий буфер, переливают и фотометрируют относительно анализируемого раствора на спектрофотометре DR-2000 (при длине волны 425нм).

3.5 Ионы водорода и гидроксильные ионы (рН)

Потенциометрический метод

Метод предназначен для определения содержания ионов водорода в широком диапазоне рН (от 0 до 14) и температуре (от 0 до 100 С).

Принцип метода

Используют стеклянный электрод (трубка с полым шариком на конце из специального электродного стекла с водородной функцией). В качестве внутреннего вспомогательного электрода используют хлорсеребряный электрод в стандартном растворе HCl или хлоридном буферном растворе.

Гальванический элемент составлен из стеклянного электрода и хлорсеребряного электрода сравнения.

Минимальная определяемая концентрация ионов водорода 10мг-экв/л (14 рН). Перед измерением рН необходимо подготовить рН – метр к работе (см. паспорт прибора).

Ход определения

Электроды и термометр тщательно ополаскивают дистиллированной водой, а затем исследуемой водой. Исследуемую воду наливают в стакан и измеряют рН. Через 3 и 5 мин. повторяют измерения. Последние два показания прибора должны быть одинаковыми, т.к. время установления потенциала чистоты электрода 2-3 мин.

Реактивы

1.  Дистиллированная вода. Для боратных и фосфатных растворов следует использовать воду очищенную от СО2 или свежепрокипяченую.

2.  Фталатный 0,5М буферный раствор КООС-С6Н4-СООН, рН 4,01 (25 С). 10,211г высушенного при 110 С бифталата калия растворяют в дистиллированной воде и доводят объем при 20 С до 1л.

3.  Фосфатный буферный раствор КН2РО4 и Na2HPO4, рН 6,86 (25 С). 1,361г растворяют в мерной колбе на 1л и объем раствора доводят до метки.

Боратный 0,01М буферный раствор Na2B4O7*10H2O, рН 9,18 (25 С). 3,814г

4.  тетрабората натрия, выдержанного несколько дней в эксикаторе над бромидом натрия, растворяют в дистиллированной воде и доводят объем раствора до 1л при 20 С.

Колориметрический метод

Принцип метода

Метод основан на изменении окраски индикатора, добавленного к исследуемой воде; полученную окраску исследуемой воды сравнивают со шкалой, состоящей из пробирок с растворами, имеющими определенные значения рН. Если окраска воды совпадает с окраской раствора одной из пробирок шкалы, то величина рН их одинаковая. Используют готовую колориметрическую шкалу, состоящую из ряда запаянных пробирок, содержащих буферные растворы с соответствующими индикаторами. Для приготовления шкалы используют следующий набор индикаторов: бромтимоловый синий – от 6 до 7,6 рН; крезоловый красный – от 7,6 до 8,2 рН; тимоловый синий – от 8,2 до 9,2 рН. Метод позволяет определить рН вод с точностью до 0,1 рН. Интервал измеряемых величин рН 6,0 – 9,2.

Ход определения

Пробирку ополаскивают 2-3 раза исследуемой водой и наполняют до метки. Затем в пробирку добавляют раствор индикатора, закрывают пробкой, перемешивают и сравнивают с окраской растворов шкалы. В случае точного совпадения тона окраски ее результат принимают за величину рН. Если окраска исследуемой воды соответствует промежуточному тону, то за результат берут среднее значение рН.

Глава 4

Обсуждение результатов

Для химического исследования снежного покрова, нами был проведен отбор проб на следующих объектах: поселок Шлаковый, поселок Мирный, м-н. Кольное, пл. Ленина, пл. Театральная, ЦПКиО, м-н. Канищево, полученные в 2006г.

Для сравнения данных в работе приведены результаты анализов за 2003г.

Исследования проводились по определению следующих параметров: рН, хлориды, сульфаты, некоторые металлы (хром, медь), а так же электропроводность.

Определение проводилось следующими методами: рН – определяли потенциометрическим методом, хлориды – с помощью меркуриметрии, остальные компоненты, выявлены фотометрическим методом на спектрофотометре DR-2000.

В отобранных пробах наблюдается изменение концентрации ионов. Наибольшее содержание их отмечено в районе пл. Ленина (29,7мг/л), пл. Театральной (29,6мг/л). Наименьшее содержание ионов наблюдается в м-не. Канищево (18,4мг/л) в отобранных пробах.

Величина рН на данных объектах колеблется от 5,5 до 6,5. Наибольшее значение рН наблюдается в районах: пл. Ленина, пл. Театральная, ЦПКиО – 6,5. Наименьшее значение рН – м-н. Канищево (5,5).

Значение жесткости на объектах колеблются от 0,1 до 0,4 ммоль/л. Наибольшее значение наблюдается в м-не. Канищево (0,4ммоль/л), наименьшее – пл. Ленина, м-н. Канищево (0,1ммоль/л).

Содержание хлоридов в снежном покрове на данных объектах: наибольшее – поселок Мирный (1,33мг/л), наименьшее значение – поселок Шлаковый, пл. Ленина, ЦПКиО (0,443мг/л).

Относительно содержания сульфатов на объектах, данные анализов показали, что наибольшее количество их обнаружено в районе пл. Ленина (13мг/л). Одинаковое значение в районах: поселка Шлаковый и поселок Мирный (9мг/л). А наименьшее значение сульфатов в снежном покрове м-на Канищево (5мг/л).

Определение содержания некоторых металлов (таких как – медь, хром), показало наличие их в снежном покрове во всех пробах.

Наибольшее значение меди в м-не. Канищево (0,85мг/л). Наименьшее – в м-не. Кальное (0,06мг/л).

Хром обнаружен во всех пробах в концентрации – 0,01мг/л.

 Для полученных результатов проведен сравнительный анализ по данным отбора снежного покрова на тех же объектах в 2002г.

Во всех пробах отмечается тенденция к увеличению общей минерализации. В районе ЦПКиО в 2 раза, пл. Ленина, пл. Театральной, м-не. Канищево – в 1,5 раза.

Наблюдается возрастание концентрации хлоридов в районах: поселок Шлаковый, поселок Мирный и уменьшение концентрации в районах: м-н. Кольное, пл. Ленина, пл. Театральная.

Отмечена тенденция к уменьшению концентрации сульфатов в районах: поселка Шлаковый, поселка Мирный и м-на. Кальное. И только в районе пл. Ленина, концентрация сульфатов увеличилась в 1,6 раза. В остальных же районах не изменилась.

Что касается концентрации ионов металлов на данных объектах, то по сравнению с данными 2002г., концентрация меди в районах: поселка Шлаковый, поселка Мирный, пл. Ленина, пл. Театральная – уменьшалась в 2,5 раза. Но происходит увеличение концентрации меди в м-не. Канищево, почти в 10 раз.

Содержание хрома по сравнению с результатами анализа в 2002г. возросло во всех исследуемых районах. Например, в 2002г. в м-не. Конищево хром не был обнаружен, тогда как по результатам исследований в 2006г., его концентрация на данном объекте составила 0,01мг/л.

Наибольший вклад в минерализацию, по нашим данным, вносят в 2002г. – сульфаты и хлориды. Их процентное содержание составляет;

хлориды: м-н. Кальное – 19%, пл. Ленина – 19%, пл. Театральная – 5%, ЦПКиО – 21%, м-н. Канищево – 17%;

сульфаты: м-н. Кальное – 53%, пл. Ленина – 42%, пл. Театральная – 23%, ЦПКиО – 45%, м-н. Канищево – 57%.

В 2006г. процентное содержание хлоридов составило: поселок Шлаковый – 2%, поселок Мирный – 5%, м-н. Кальное – 4%, пл. Ленина – 1%, пл. Театральная – 3%, ЦПКиО – 2%, м-н. Канищево – 5%.

Содержание сульфатов составило: поселок Шлаковый – 46%, поселок Мирный – 34%, м-н. Кальное – 38%, пл. Ленина – 44%, пл. Театральная – 20%, ЦПКиО – 23%, м-н. Канищево – 27%.

Как мы видим, из приведенных данных, наблюдается тенденция к понижению концентрации и хлоридов, и сульфатов в снежном покрове на изучаемых объектах. Во всех пробах обнаружены катионы металлов, причем концентрация хрома повысилась по сравнению с данными 2002г., тогда как концентрация катионов меди снизилась за последние годы.

Результаты химического исследования снежного покрова некоторых районов города Рязани

Таблица 1

Объекты |
Время отбора | рН |

Ж-ть

моль/л

|

Cl

мг/л

|

SO4

мг/л

|

Cu

мг/л

|

электропроводность

мСм/м

мг/л

|
---------------------------------------------------------

Поселок

Шлаковый

|

2002

2006

|

6,3

6,0

|

1,6

0,3

|

0,04

0,443

|

12

9

|

0,16

0,07

|
39,2 | 19,6 |
---------------------------------------------------------

Поселок

Мирный

|

2002

2006

|

6,2

6,0

|

0,7

0,2

|

0,11

1,33

|

21

9

|

0,37

0,10

|
53,3 | 26,8 |
---------------------------------------------------------

М-н.

Кальное

|

2002

2006

|

5,75

6,5

|

0,2

0,4

|

3,545

0,886

|

10

8

|

0,11

0,06

|

25

42,4

|

18,85

21,0

|
---------------------------------------------------------

Пл.

Ленина

|

2002

2006

|

6,5

6,5

|

0,3

0,1

|

3,545

0,443

|

8

13

|

0,07

0,09

|

30

58,6

|

18,77

29,7

|
---------------------------------------------------------

Пл.

Театральная

|

2002

2006

|

6,5

6,5

|

1,0

0,2

|

1,418

0,886

|

7

6

|

0,27

0,07

|
59,0 |

30,12

29,6

|
---------------------------------------------------------
ЦПКиО |

2002

2006

|

6,0

6,5

|

0,15

0,3

|

2,8 4

0,443

|

6

6

|

0,02

0,10

|

29

52,4

|

13,10

26,1

|
---------------------------------------------------------

М-н.

Канищево

|

2002

2006

|

5,5

5,5

|

0,1

0,1

|

2,127

0,886

|

7

5

|

0,08

0,85

|

10

36,7

|

12,16

18,4

|
--------------------------------------------------------- --------------------------------------------------
- - -
Дипломная работа на тему: "Изучение химического состава снега" опубликована на сайте http://rosdiplomnaya.com/

Здесь опубликована для ознакомления часть дипломной работы "Изучение химического состава снега". Эта работа найдена в открытых источниках Интернет. А это значит, что если попытаться её защитить, то она 100% не пройдёт проверку российских ВУЗов на плагиат и её не примет ваш руководитель дипломной работы!
Если у вас нет возможности самостоятельно написать дипломную - закажите её написание опытному автору»


Просмотров: 677

Другие дипломные работы по специальности "Химия":

Исследование фазовых эффектов в бинарных азеотропных смесях

Смотреть работу >>

Исследование физико-химических и прикладных свойств новых полимерных композиционных материалов на основе слоистых силикатов и полиэлектролитов

Смотреть работу >>

Методы разделения азеотропных смесей

Смотреть работу >>

Химический язык

Смотреть работу >>

Теория симметрии молекул

Смотреть работу >>