Оценка экологического состояния почв придорожных зон улиц г. Оренбурга (на примере улицы Карагандинская)

 

Общие положения.

 

Ионы аммония определяют фотометрически по реакции с реактивом Несслера. Принцип метода основан на том, что аммоний с реактивом Несслера образует йодид меркураммония, который окрашивает раствор в желто-коричневый цвет. Интенсивность окраски пропорциональна содержанию аммония в воде.

NH₄⁺ + 2К₂НgI₄ + 2КОН → NH₂Нg₂I₃↓ + 5KI + 2H₂O + K⁺

Так как соли кальция и  магния, обычно содержащиеся в природных водах, при взаимодействии с реактивом Несслера могут выпасть в осадок, их связывают раствором виннокислого натрия-калия (сегнетовой солью). Диапазон определяемых концентраций аммония - 0,05-4 мг/л.

Как правило, в чистых природных  водах содержится 0,01-0,1 мг/л аммонийных солей. Предельно допустимые концентрации аммиака в воде водоемов 2 мг/л (по азоту).

 

Ход работы.

 

К100 мл пробы воды добавляют 0,2 мл раствора сегнетовой соли и 0,2 мл реактива Несслера, перемешивают и через 10 мин измеряют оптическую плотность раствора при 425 нм в кювете толщиной 1 см на фоне дистиллированной воды. Из полученного значения оптической плотности вычитают оптическую плотность холостой пробы. Концентрацию ионов аммония в пробе определяют по калибровочному графику.

 

Построение калибровочного графика

 

В мерные колбы на 50 мл наливают 0,1,2,3,4,6 и 10 мл стандартного раствора NH₄CIконцентрации 5 мкг NH₄в 1 мл. Разбавляют до метки безаммиачной водой, перемешивают, отбирают из каждой колбы по 10 мл и переносят в пробирки. Концентрация ионов аммония в растворах составляет 0; 0,1; 0,2; 0,3; 0,6 и 1 мг/л. Определение ионов аммония ведут по методике, описанной выше. Из полученных значений оптических плотностей вычитают оптическую плотность холостого раствора.

 

2.1.10  Методика  определения цинка в почве

 

Реактивы и  оборудование.

 

20 % раствор тиосульфата  натрия (Nа₂S₂О₃), ацетатный буферный раствор, раствор дитизона в четыреххлористом углероде, хлорид цинка (ZnCl₂). Конические колбы, делительные воронки на 500 мл, химический стакан, пипетки на 5 мл, кюветы на 10 мл, ФЭК, 7 мерных колб на 50 мл, цилиндр на 100 мл.

 

Общие положения.

 

 Цинк находится в природных водах главным образом в виде иона Zn²⁺. В водах обычно содержится п*10° мкг/л Zn²⁺, иногда это содержание повышается до сотен мкг/л. Более высокие концентрации цинка встречаются, как правило, в кислых водах. Наиболее удобным методом определения микроколичества цинка в природных водах является дитизоновый.

Метод примененим для анализа пресных и соленых вод (до минерализации 100 г/л), цинк образует с дитизоном красное соединение, экстрагируемое лучше всего четыреххлористым углеродом. Следует иметь ввиду, что цинк также образует с тиосульфатом комплексное соединение, хотя и относительно мало устойчивое. Это приводит к замедлению и некоторой неполноте реакции образований дитизоната цинка. Поэтому построение градуировочного графика и само определение надо проводить в одинаковых условиях.

Метод исключительно чувствителен, поэтому следует особо тщательно  следить за чистотой посуды и реактивов.

 

Ход работы.

 

Приготовление стандартных  растворов для построения градуировочного графика. Для приготовления эталонов в мерные колбы на 50 мл наливают 0; 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0 и 5,0 мл рабочего раствора хлорида цинка, в каждую из колб добавляют 5 мл ацетатного буферного раствора, затем 1 мл 20 % раствора тиосульфата натрия и 4 мл раствора дитизона; доводят объем до метки дистиллированной водой и фотометрируют. (После добавления каждого раствора содержимое колбы перемешивают).

Рабочий раствор хлорида  цинка, содержащий 5 мкг/мл цинка, готовят, взяв навеску хлорида цинка 10,46 мг и растворив ее в мерной колбе  на 1 л дистилированной водой. В коническую колбу помещают 100 мл исследуемого раствора, добавляют 5 мл ацетатного буферного раствора, перемешивают, приливают 1 мл 20 % раствора тиосульфата натрия (№28203) и 4 мл рабочего раствора дитизона в четыреххлористом углероде. Энергично встряхивают в течение 2-5 минут.

Окраска дитизона в зависимости от содержания цинка изменяется от зеленой до красной.

Содержимое колбы переливают в делительную воронку и отделяют окрашенную органическую часть раствора, которую помещают в кювету на 10 мл и определяют оптическую плотность  на ФЭК. Зеленый светофильтр, Х= 540 нм.

Значение концентрации цинка  определяется по калибровочному графику.

 

2.1.11 Математическая  обработка результатов исследования

 

Полученные экспериментальные  данные по определению интенсивности  движения автотранспорта необходимо подвергнуть  математической обработке, что позволит судить об их достоверности. Вычисляют  среднее арифметическое значение экспериментальных  данных Х_n, полученных при анализе параллельных проб.

 

 

Затем находят среднее  квадратичное отклонение для n определений по формуле:

 

Полученную величину отклонения S_nиспользуют для вычисления абсолютной и относительной погрешности анализа с заданной степенью надежности по формуле:

 

    ,

где tan – коэффициент распределения Стьюдента.

 

Таблица 2.1 – Коэффициенты Стьюдента при а = 0,95

Количество параллельных измерений (n)	Коэффициент Стьюдента, tan
2	12,706
3	4,303
4	3,182
5	2,776
6	2,446
7	2,365
8	2,306
9	2,262

 

 

Относительная погрешность  рассчитывается по формуле:

 

 

2.2. Исследование  степени загрязнения почвенного покрова

 

Почва является индикатором  загрязнения окружающей среды. Почва  способна накапливать в себе загрязняющие вещества. Исследование химического  состава почвы является обязательной частью изучения процессов загрязнения  окружающей среды. Именно качество почвенного покрова ярко демонстрирует влияние  различных источников загрязнения  атмосферного воздуха на поверхности  земли.

Анализ качества почвенного покрова позволяет проследить пространственное распределение загрязняющих веществ  по территории и получить достоверную  картину зон влияния конкретных промышленных предприятий и других объектов на состояние окружающей среды

Загрязняющие вещества поступают  в почву при выпадении снега  в результате процессов сухого и  влажного вымывания их из атмосферы.

Так как в атмосферном  воздухе города находятся разнообразные  загрязняющие вещества, то нами были проведены  исследования их содержания в почве.

Для исследования степени загрязнения  почвенного покрова были отобраны пробы почвы на прилегающей территории к автодороге по ул. Карагандинская  г. Оренбурга. Пробы почвы были отобраны на расстоянии 5 и 25 метров от дорожного полотна.

В отобранных пробах определялось содержание кислотообразующих веществ, металлов  и  рН.

В ходе проведенных исследований были получены данные по концентрациям  загрязняющих веществ в почве, которые представлены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Содержание загрязняющих веществ (примесей) в почве

 

Расс-тояние	Значение концентраций загрязняющих веществ, мг/кг								рН
	HCO3-	Cl-	NH4+	SO42-	HS-	Ca2+	Mg2+	Zn2+
5 м	266,25	173,05	115,3	1,03	7,075	52,35	11,375	0,23665	8,15
25 м	242,05	161,82	78,05	0,2475	10,77	22,75	11,1	0,0938	8,33

 

По концентрации приоритетным загрязняющим веществом на всех исследуемых расстояниях от дорожного полотна (5 и 25 метров) являются  гидрокарбонат-ионы.

 

Нами так же были исследованы  зависимости концентраций загрязняющих веществ от расстояний от источника  загрязнения, которые представлены ниже.

 

 

Рис. 2.1  Зависимость концентрации гидрокарбонат – ионов от расстояния

 

Рис. 2.2  Зависимость концентрации хлорид – ионов от расстояния

 

Рис. 2.3  Зависимость концентрации ионов аммония от расстояния

 

Рис. 2.4  Зависимость концентрации сульфат – ионов от расстояния

 

Рис. 2.5  Зависимость концентрации ионов кальция от расстояния

 

Рис. 2.6  Зависимость концентрации ионов магния от расстояния

Рис. 2.7  Зависимость концентрации ионов цинка от расстояния

 

На рис. 2.1-2.7 видно, что концентрация таких загрязняющих веществ как ионы кальция, магния, цинка, аммония, сульфат-, гидрокарбонат- хлорид-ионов при удалении от источника загрязнения уменьшается. Это является закономерным процессом распространения загрязняющих примесей.

 

Рис. 2.8  Зависимость концентрации гидросульфид – ионов от расстояния

 

На рис. 2.8 показана зависимость концентрации гидросульфид – ионов от расстояния, как мы видим, с увеличением расстояния от источника загрязнения содержание гидросульфид – ионов также возрастает. В данном случае это связано, прежде всего, со сложной химической трансформацией этого вещества в атмосферном воздухе, для таких превращений необходимо некоторое время, поэтому такие вещества могут распространяться на значительные расстояния.

 

2.3 Интегральная  оценка степени загрязнения почв.

 

При исследовании антропогенного воздействия загрязняющих веществ  на почвенный покров необходимым является комплексная оценка степени загрязнения почв. О химическом загрязнении почвы судят по концентрации тяжелых металлов, соединений серы и азота, хлоридов, карбонатов и гидрокарбонатов, взвешенных частиц и т.д. Поэтому степень загрязнения почвенного покрова оценивается по коэффициенту концентрации (К) и по суммарному показателю химического загрязнения осадков (ПХЗ), который определяется по формуле:

 

ПХЗ_о=К₁+К₂+К₃+………..К_n=

К_i                  (1)

 

 

где  К_i-коэффициент концентрации i-го загрязняющего вещества

 

                    К_i=С_i/С_ф                                                         (2)

 

 

где  С_i- концентрация i-го загрязняющего компонента, мг/л;

       С_ф- фоновая концентрация i-го загрязняющего компонента, мг/л.

 

Расчет коэффициентов  концентрации загрязняющих веществ проводили относительно фоновых концентраций примесей, которые  приведены в таблице 2.3.. Значения, полученных коэффициентов концентрации загрязняющих веществ, приведены в таблице 2.4.

 

Таблица 2.3 Фоновые концентрации загрязняющих веществ, мг/кг.

 

Вещество	Фоновая концентрация, мг/кг
HCО3-	378,2
Cl-	28,37
HS-	4,4
SO42-	19,33
NH4+	76,2
Ca2+	100,2
Mg2+	27,97
Zn2+	0,01

 

 

Таблица 2.4 Коэффициенты концентраций загрязняющих веществ  и ПХЗ

осадков

 

Расс-тояние	Коэффициент концентраций загрязняющих веществ, К								ПХЗ
	HCO3-	Cl-	NH4+	SO42-	HS-	Ca2+	Mg2+	Zn2+
5 м	0,7	6,1	1,51	0,05	1,61	0,52	0,40	23,665	34,555
25 м	0,64	5,7	1,02	0,012	2,45	0,23	0,39	9,38	19,822