Оценка качества окружающей среды

Лабораторная работа №1

Тема. Оценка качества окружающей среды.

Определение общей жёсткости воды.

 

Цели. 1. Ознакомиться с понятием качество окружающей среды.

2. Определить общую жёсткость  водопроводной воды трилонометрическим  методом.

1. Теоретическая часть

 1. Качество окружающей среды

 Качество окружающей среды – это степень соответствия природных условий потребностям людей и других живых организмов.

Критерии качества:

• высокая биологическая продуктивность популяций;
• оптимальное соотношение видов и биомасс популяций, находящихся на разных трофических уровнях.

  Предельно допустимая  концентрация (ПДК) – максимальная концентрация примеси, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает на него вредного влияния, включая отдельные последствия, и на окружающую среду.

Максимальная разовая величина ПДК не должна допускать неприятных рефлекторных реакций человеческого организма (насморк, ощущение запахов);  среднесуточная – токсического, канцерогенного, мутагенного воздействия.

Эта величина обоснована клиническими и санитарно – гигиеническими исследованиями, носит законодательный характер. В РФ ПДК соответствует самым низким значениям, которые рекомендованы Всемирной организацией здравоохранения. 

 

Таблица 1.

ПДК некоторых вредных веществ в атмосферном воздухе и в водных объектах хозяйственно – питьевого водопользования

Вещество	ПДК		Класс опасности
	В воздухе, мг/м3	В воде, мг/л
азота окислы (в пересчёте на NO2)	5		2
аммиак	0,2	2	4
анилин	0,03	0,1	2
ангидрид серный	1		2
ангидрид сернистый	10		3
бензин (топливный)	100		4
бензол	5	0,5	2
3,4 – бензпирен	0,00015		1
кислота серная	1		2
кислота соляная	5		2
кислота уксусная	5		3
медь металлическая	1/0,5	1	2
ртуть металлическая	0,0003	0,005	1
свинец и его неорганические соли	0,0007	0,03	1
сероуглерод	0,005	1	2
сероводород	10		2
соли синильной кислоты (в пересчёте на HCN)	0,3		2
спирт метиловый	5		3
спирт этиловый	1000		4
табак	3		3
окись углерода (CO)	20		4
фенол	0,3	0,001	2
хлор	1	отсутствие	2
хлористый водород (HCl)	5		2

 

При наличии двух и более примесей возможно проявление эффекта суммации. В этом случае необходимо учитывать совместное воздействие примесей на человека и окружающую среду.

Качество среды будет соответствовать  установленным нормативам при условии, что:

 

,

где С₁, С₂ … С_n – концентрации вредных веществ, обладающих эффектом суммации;  ПДК₁, ПДК₂ … ПДК_n – предельно допустимые концентрации соответствующих загрязнителей.  

ПДН – предельно допустимые нагрузки, представляют собой научно обоснованный расчёт воздействия на определённый природно – территориальный комплекс. Нормативы ПДН носят региональный характер.  

Предельно допустимые выбросы (ПДВ) – предельное количество вредного вещества, разрешаемое к выбросу от данного источника, которое не создаёт предельную концентрацию, опасную для людей, животных и растительного мира.

Нормативы ПДВ в атмосферу, водоёмы  устанавливаются для каждого  стационарного источника отдельно. Установление по каждому источнику  загрязнения ПДВ определяется характером выбросов конкретного предприятия цеха, установки, поэтому они могут быть различны даже в рамках одного предприятия.   

II. Экспериментальная часть.

Опыт1. Определение  общей жёсткости.

Природная вода всегда содержит примеси. Общая жёсткость (Н_общ) – это природное свойство воды, обусловленное наличием  в ней двухвалентных катионов (главным образом кальция и магния).

Различают общую, карбонатную, постоянную и устранимую жёсткость.

Устранимая или временная (Н_вр) и карбонатная (Н_к) жёсткость обусловлена наличием в воде бикарбонатов кальция и магния (Ca(HCO₃)₂ и Mg(HCO₃)₂).

При кипячении бикарбонаты переходят  в малорастворимые карбонаты  и выпадают в осадок, что приводит к образованию накипи, а жёсткость  воды уменьшается:

Ca(HCO₃)₂ → CaCO₃↓ + CO₂↑ + H₂O

Но кипячение полностью не разрушает  бикарбонаты, и часть их остаётся в растворе. Устранимая (временная) жёсткость показывает на сколько  уменьшилась жёсткость воды за 1 час кипячения. Устранимая жёсткость  всегда меньше карбонатной. 

Неустранимая или постоянная (Н_пост) и некарбонатная (Н_нк) обусловлены всеми остальными солями (хлориды, сульфаты и др.) кальция и магния.

Воду с общей жёсткостью до 3,5 ммоль/л называют мягкой, от 3,5 до 7 ммоль/л  – средней жёсткости, от 7 до 10 ммоль/л – жёсткой, свыше 10 ммоль/л.

Для питьевых целей обычно используют воду средней жёсткости, для хозяйственных  и бытовых целей – мягкую воду.

Для определения общей жёсткости  пользуются трилонометрическим методом. Основным рабочим раствором является трилон Б – двунатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты:

HOOСH₂C                                                 CH₂COONa

                            N - CH₂ – CH₂ – N

NaOOСH₂C                                                CH₂COOH  

Определение содержания ионов кальция и магния основано на способности трилона Б образовывать с этими ионами прочные комплексные соединения в щелочной среде, замещая свободные ионы водорода на иона Ca²⁺ и Mg²⁺:

Ca²⁺ + Na₂H₂R → Na₂CaR + 2H⁺, где R – радикал этилендиаминтетрауксусной кислоты.

Ход работы.

В коническую колбу пипеткой отберите необходимое количество исследуемой  воды (V_воды), прилейте 2 мл аммиачного буфера, 5 – 7 капель индикатора – хрома тёмно-синего. Эту смесь медленно титруйте 0,1 н. раствором трилона Б до перехода окраски из винно-красной в синюю. Объём израсходованного раствора трилона Б запишите в таблицу. Опыт повторите 3 раза. Для расчёта общей жёсткости воды Н_общ возьмите средние значения количества трилона Б (V_ТБ), пошедшего на титрование, концентрации трилона Б (С_{н ТБ}) и объёма воды (V_воды).

№ п/п	Сн ТБ, моль/л	Vводы, мл	VТБ, мл	Нобщ, ммоль/л
1	0,1
2	0,1
3	0,1
Среднее	0,1

 

                 С_{н ТБ} * V_ТБ

Н_общ =                            * 1000

                       V_воды