Су топырақ және атмосфералық ауа

 

       Хроматографиялық әдістер жоғары сезімталды және селективті боылп келеді, ол жекелеген органикалық заттардың және күрделі қосылыстардағы компоненттредің концентрациясын анықтауға мүмкіндік береді. Хроматографтың сезімталдығы және нақтылығы қолданатын детектор типіне байланысты болады. Қазіргі газды хроматографтарда жоғарысезімталды жалынды-ионизациялық, электрондыұстамды және трмионды детекторлар қолданылады. Өндірістік жағдайларда шығарындыларға сандық және сапалық анализ жүргізу үшін аса қарапайым индикаторлы әдістерді қолданады. Тәжірибеде УГ-2 и УГ-3 газанолизаторлары аса кең қолданылады. Осы күрделі емес құралдың көмегімен зиянды қосылыстардағы 20-ға жуық заттарды анықтауға болады, соның ішінде күкіртсутек, аммиак, ацетон, этилді эфир және т.б қосылыстар қатарындағы элементтерді анықтайды. Бұл құрал өте қолайлы, қарапайым.

        Жұмыстың мақсаты: көмірқышқыл газының құрамын сандық анықтау арқылыауа сапасын бағалау. Біз тыныс алатын ауа құрамындаөте аз мөлшерде көмірқышқыл газы болады. Бірақ адамдар немесе жануарлармен шығарылатын ауаның жиналу, органикалық заттардың ыдырауы, көмір немесе мұнай жағу салдарынан жеке аудандарда оның концентрациясы күрт өсуі мүмкін. Бұл жұмыста сіз ауаның кейбір үлгілеріндегі көмірқышқыл газының құрамын салыстырасыз.

       Әдіс принципі: Ұсынылып отырған әдіснақты әрі қолайлы болып табылады. Анализ СО2 кальций гидроксидімен өзара әрекеттесуіне негізделген.

       Құрал-жабдықтар:

1) Кальций гидроксидінің  қаныққан ерітіндісі;

2) цилиндр;

3) фенолфталеиннің 1пайыздық  ерітіндісі;

4) дистилденген су;

5) секундомер;

6) компрессор.

        Жұмыс барысы: 1) кальций гидроксидінің қаныққан ерітіндісін дайындау. 200С қаныққан ерітіндіде Са(ОН)2 массалық үлесі 0,1647 пайызды құрайды. Бұл ерітіндінің тығыздылығы 1,001 г/мл;

2) компрессор ІІ өнімділігін (л/мин) анықтау. Ол үшін бір минут  ішінде суы бар аударылған  цилиндрге толтырылған ауа көлемінсуды  ығыстыру жолымен анықтаған жөн;

3) практикумда және басқа  да кафедра бөлмесінде (ұстаздың  нұсқауымен) ауа анализін өткізу. Ол үшін цилиндрге 200 млдистилденген  су құю керек. Пипеткамен өлшеп  оған 2 мл қаныққан кальций гилроксидінің  ерітіндісін енгізу. Фенолфталеиннің 1 пайыздық ерітіндісінің 10 тамшысын қосыңыз.шашыратқыш цилиндр түбіне жететіндейгаз шығаратын компрессор түтігін цилиндрге орналастыру. Компрессорды ток көзіне қыстырып, секундомер көмегімен ерітіндінің толық түссізденуіне кететін уақытты анықтау [2].

4) өтіп жатқан процесстердің реакция теңдеулерін жазу.

5) ауадағы СО2 мөлшерін  есептеу;

Y= Vсо2 /Vауа   100;

СО2 шектік рауалы мөлшермен салыстыру.

     

2. Атмосфералық ауа құрамын анықтау

        Қазіргі кезде тұрғындар денсаулығын сақтау және нығайту көп жағдайда қоршаған ортадағы нысандардың сапасына да байланысты екендігі мәлім. Адамның тіршілік ететін ортасының жағдайын жақсарту қазіргі уақытта дамыған қоғамның алдыңғы қатарлы міндеттерінің біріне жатады . Қоршаған ортаның ластануы ағзаның қорғаныс қабілетінің төмендеуіне әкеп соғады, ал бұл өз кезегінде ағзада әртүрлі патологиялық жағдайлардың дамуына ықпал жасайды. Қазіргі уақытта өндіріс орындарына, энергетика және автокөліктерге таза, қалдықсыз технологияның енгізілгендігіне қарамастан, ластанған ауа әлемдегі барлық адамдардың денсаулығы үшін қатерлі болып табылады. Көптеген зерттеушілер атмосфералық ауа және оның құрамындағы ластағыштар урбанизацияланған аймақтарда тұратын тұрғындардың денсаулығына жоғары деңгейде қауіп-қатер туғызатын «бірінші дәрежелі фактор» деп бағалайды Кез-келген елді мекендердегі ауа бассейіні жүздеген химиялық заттардың түрімен ластанған, бұлардың деңгейі шекті деңгейден әлдеқайда жоғары, ал оның ағзаға тигізетін қосалқы әсерлері өте жоғары болып отыр. Барлық тұрғылықты мекендердегі атмосфералық ауаның ластануы ҚР Қоршаған ортаны қорғау Министрлігі, Экологиялық мониторинг Департаментінің ресми мәліметтері бойынша алынған атмосфераның ластану индексі (АЛИ5) кешенінің көрсеткіштері бойынша бағаланады. Республиканың ластанған қалаларына (АЛИ5 ≥ 5) 12 қала кіреді, соның ішінде ауаның жоғары деңгейде ластанған қалаларына (АЛИ5 ≥ 7) 8 қала (Алматы, Шымкент, Теміртау, Ақтөбе, Тараз, Қарағанды, Өскемен, Жезқазған) кіреді [1].

3.3 Ауаның химиялық құрамын анықтау

     Көмірқышқыл газы. Көмірқышқыл газы организмде өтіп жатқан тотығу үрдістері нәтижесінде пайда болады, ол жартылай тыныс алуы кезінде және  тері арқылы бөлінеді.Ауылшаруашылық жануарларына арналған ғимарат тардағы көмірқышқыл газының шектік жіберілетін концетрациясы (ШЖК) – 0,25%. Алайда жоғары өнімді және асыл тұқымды жануарлар үшін көмірқышқыл газының ШЖК 0,15% деп есептеу қажет. Егер ауада көмірқышқыл газы көп мөлшерде жинақталса, жануарларда тыныс алуымен қатар ас қорытылуы, зат алмасуы бұзылады, жыныстық белсенділігі бәсеңдейді. Ауадағы көмірқышқыл газын анықтаудың жеңілдетілген әдісі – бір литр сыйымдылығындағы шөлмекке зерттелінетін ауа алынады (насос немесе резеңке үрме көмегімен). Шөлмекті екі тесікті тығынмен жабады, тесіктерге тығыздап шыны таяқшалар салынады. Ауа сынамасын алу кезінде оның температурасы мен барометриялық қысымы анықталынады. Талдау жасар алдында тығыннан шыны таяқшаларды алып, бір тесігі арқылы 20 мл алдын ала титрленген күйдіргіш барий (7,17 г/ 1л дистиллденген суға) ерітіндісі құйылады, оның 1 мл 1 мг көмірқышқыл газын байланыстыра алады. Барит ерітіндісін мұқият араластырып шайқайды, осы кезде ол барша ауа көлемімен жанасады. Бұдан соң шөлмекке тесік арқылы 1-2 тамшы 1% фенолфталеиннің спиртті ерітіндісі қосылады, нәтижесінде барит ерітіндісі қызыл түске боялады. Одан ары тығын тесігіне қымыздық қышқылы (2,834 г қымыздық қышқылы 1 л дистиллденген суға) ерітіндісімен титрленген бюретка ұшын кигізеді де, барит ерітіндісін түссізденгенше титрлейді. Көмірқышқыл газын сіңіргенге дейін және кейінгі титр айырмасы бойынша ауа сынамасында қанша СО2 миллиграмы болғанын анықтайды.Мәселен, бірінші титрлеу кезінде 20 мл баритті ерітінді 21,5 мл қымыздық қышқылымен, екінші ретте 16,8 мл байланысқа түсті дейік. Бірінші және екінші титрлеу айырмасы бойынша талданатын ауадағы CO2 миллиграмдарының мөлшері анықталынады, өйткені 1 мл қымыздық қышқыл ерітіндісі осы сынамадағы CO2-нің 1 мг сәйкеседі: 21,5 – 16,8 = 4,7 мг CO2. Көмірқышқыл таза салмағын 1 мг CO2 0ºС мен 760 мм бар, қысымда 0,509 мл алатынын ескере отырып көлемге айналдырады: 4,7 мг х 0,509 = 2,4 мл CO2. Зерттелетін ауадағы CO2 пайыздық мөлшерін анықтау үшін алдын ала 0ºС мен 760 мл бар қысымда бөтелкеге (шөлмекке) алынған ауа көлемін есептеу қажет. Бұл Бойль-Мариот және Гей-Люссак өрнегі көмегімен орындалады [4].

V1 x B

V0 = ------------------

(1 + at) x 760

Мұнда: V0 - 0ºС мен 760 мм бар қысым кезіндегі ауа көлемі;

V1 – барий ерітіндісімен  ысырылып шығарылған 20 мл ауаны алғандағы бөтелке көлемі;

 а – температураның 1º-қа жоғарылаған кезіндері ауаның  кеңею коэффициенті, ол 1/273 немесе 0,003667-тең;

 В – барометрлік  қысым.

Мысалы бөтелке көлемі 1086 мл, t – 10º, B = 748 делік, сонда

(1086 - 20) х 748

V0  =  ---------------------------------   =    1012 мл

(1 + 0,003667 х 10) х 760

Көмір қышқыл газы көлемін зерттелетін ауа көлеміне теңестіре отырып, пайыз түрінде алатынымыз:

2,4 х 100---------------  =  0,237% көмірқышқыл  газы 1012

Аталған өрнек бойынша жылдам есептеу үшін 5 кестені пайдаланған жөн.

      Ауадағы  көмірқышқыл газын шамамен алып  анықтау үшін гигиена тәжірибесінде  Д.В.Прохоров әдісін қолдануға  болады. Бұл әдіс принципі ғимарат  пен атмосфера ауасының құрамын  салыстырмалы тұрғыда зерттеуге  негізделген, қала атмосферасы ауасында 0,04%, ауылды жер ауасында 0,03% деңгейінде болады.

     Атмосфералық ауа құрамын зерттеу. Құралдар мен реактивтер:

1. Сыйымдылығы 30 мл кең  мойынды резеңке тығынды пробирка, резеңке тығын қан алғыш немесе  егу инесімен тесілген.

2. «Рекорд» шприці.

3 Дистиллденген судың 500 мл-не бір тамшы мүсәтір спирті (кәдімгі 25% аммиак ерітіндісі) және  бірнеше тамшы спиртті фенолфталеин  ерітіндіні тамызылады (ақ қызыл  түске енгенінше). Ерітіндіні қараңғыланған  орында сақтайды, 10 күнде жаңартады.

      Анықтау барысы CO2 мөлшерін атмосфера ауасында анықтайды. Шприцпен 10 см3 мөлшерінде зерттелетін ауа сорылып, ине арқылы сілтіленген және боялған суға енгізіледі. Поршенін көтермей пробирканы сіңіргенше шайқайды. Бұл әрекетті ерітінді түссізденгенше қайталайды да, енгізілген ауа көлемі есептелінеді. Пробирканы ерітіндіден босатып, жаңа ерітінді құяды да ғимарат ауасымен бейтараптайды.

 

 

      Есептеу.

      Ғимарат ауасындағы көмірқышқылы мөлшерін есептеу кезінде қанша ауа көлемі жіберілгені ескеріледі. Ашық атмосферадағы (0,03 немесе 0,04%) көмірқышқыл газы мөлшерін шприцтегі ауа көлемі мөлшеріне көбейтеді. Мысалы: пробиркаға ерітіндіні түссіздендіру үшін 50 үлес атмосфера ауасын, 6 үлес ғимарат ауасын енгізуге тура келді. Егер ауылды жерде болса, көмірқышқыл газы концентрациясы мынаған тең [7,5].

 

         50

0,03 ------  =  0,2499 немесе 0,25%

         60

 

 

3.4 Аммиакты, күкіртті сутегін және көміртегі тотығын анықтау

       Аммиактың ауада бар-жоқтығын ақ сүзгі қағазын химиялық реактивтермен өңдеу арқылы анықтауға болады. Дистиллденген суға малынып, аммиагы бар ауада ұсталынған реактивті қағаз түсін өзгертеді: лакмусты – көгереді, куркумды – қоңырланады, бромтимолблаулы – жасылданады не көгереді. Үлкен концентрациясында иіс сезіледі, 0,408 де – тамақ тітіркенуі сезінеді, 0,698 – көз аши бастайды, 720 – жөтел туады. Жануарлар ғимараттары ауасындағы аммиактың шектік жіберілетін концетрациясы (ШЖК) – 0,02 мг/л. Аммиак мөлшерін анықтау үшін титрометриялық және колориметриялық әдістер қолданылады.

      Титрометриялық  әдіс аммиак концетрациясы жоғары  болған жағдайларда ғана қолданылады. Ауаның нақты бір көлемін 0,01 нормалды  күкірт қышқылы ерітіндісімен  өткізеді, ерітінді аммиакты бойына  сіңіреді, сосын оны метилоранж  қатысуымен 0,01 нормалды күйдіргіш натр ерітіндісімен титрлейді де, күкірт қышқылы титрының айырмашылығы бойынша сіңіргіштер арқылы өткізілген ауа көлеміндегі аммиак  мөлшерін анықтайды.

Есептеу:

      Мәселен, 60 мл 0,01н күкірт қышқылы ерітіндісі арқылы 80С температура мен 750 мм бар қысымда 60 л зерттелетін ауа өткізілді дейік. Күкіртқышқылын титрлеуге 50 мл күйдіргіш натр ерітіндісі жұмсалды. Тиісінше, аммиакпен 10 мл күкірт қышқылы ерітіндісі байланысқа түсті: (60-50). 1 мл 0,01н күкірт қышқылы ерітіндісі 0,17мг аммиакқа сәйкеседі немесе 0,17 • 1,314 = 0,223 см3. Сонымен 60 л зерттелетін ауадағы аммиак мөлшері: 0,17• 10 = 1,7 мг, немесе 10 • 0,223 = 2,23 см3.  Сіңіргіштер арқылы өткізілген ауа көлемін (60 л) 00С температура мен 760 мм сынап бағанасына (5-кесте) сәйкестірген соң 57,52 болады.

Яғни, 1л ауада:  1,7

                          ------- = 0,0295 мг/л NН3 бар.

                          57,52

        Колориметриялық әдіс: қандай да бір ауа көлемін титрленген күкірт қышқылы ерітінділерімен толтырылған сіңіргіштер арқылы өткізеді. Сіңіргіштер ерітінділеріне және стандартты хлорлы аммоний ерітіндісіне Несслер реактивін қосып боялған ерітінділер алынады, олардың түстерін колориметрде немесе колориметрлік пробиркалар жинағында салыстырады.

       Құралдар мен реактивтер:

1.Сіңіргіштер арқылы ауа  соратын аспираторлар. Аспираторлар  ретінде тубусты бөтелкені пайдаланады.

2.Сіңіргіштер. Мұндай аспираторды  пайдаланғанда суы бар бөтелкені  бос бөтелкеден жоғары орналастырады. Жоғарғы бөтелкеден аққан су  оған ауа сорады. Жоғарғы бөтелкеге сіңіргіштер қосып, олар арқылы қандай да бір ауа көлемі өткізіледі. Жоғарғы бөтелкеден барлық су астыңғыға өткенде олардың орындарын ауыстырып, қайтадан сіңіргіштер арқылы ауа өткізеді. Зертхана тәжірибесінде әр типтегі сіңіргіштер пайдаланылады (Петри, Тищенко, Дрексель т.б.). Ең қарапайымы жуғыш-сіңіргіш диаметрі 17-20 мм пробиркадан әзірлене алады, оның резеңке тығынына екі тесік жасалады. Бір тесігіне Г-тәрізді иілген шыны түтігін түбіне жетер-жетпес етіп енгізеді, екінші тесікке дәл осындай тек тығын маңымен шектеліп тоқтаған түтік енгізеді. Қысқа түтік резеңке түтік арқылы аспиратормен жалғанады. Газ сіңірілуін толық алу үшін үш осындай сіңіргіш жалғайды (13 сурет).

3. Йодты сынапты йодты  калийден тұратын Несслер реактиві: 5 г йодты калийді 5 мл дистиллденген суда ерітеді. Ерітіндіге тамшылап 5-10 мл ыстық суда ерітілген 3 г екі хлорлы сынаптан әзірленген ыстық сулы сулема ерітіндісі қосылады. Сулема ерітіндісін қосйодты сынаптың қызыл тұнбасы еріп болғанша құяды. Осылайынша дайындалған реактивті асбест сүзгісі арқылы колбаға сүзгілейді де  сүзгілемеге алдын ала 30 мл дистиллденген суда ерітілген 15 г күйдіргіш калий қосылады. Қоспа көлемін 100 мл жеткізіп, 0,5 мл сулема ерітіндісін қосады. Реактивті дайындау үшін аммиагы жоқ дистиллденген су пайдаланылады. Реактивті тиісті уақытта ұстап, қоныр шынылы ыдысқа құяды да каучукты тығынмен жабады.

4.  1 мл-де 0,01 мг аммиак бар стандартты хлорлы аммоний ерітіндісі. Мұндай ерітінді дайындау өлшемесін келесі теңдеу бойынша есептейді:

NH4CL        NH3

------------ = ---------,

53,5             17,0

 

53,5

Яғни,  1г NH3 = ---------- = 3,147 NH4CL.

17,0

         Хлорлы аммонийдің осы (3,147) мөлшерін аммиактан бос 1 л дистиллденген суда ерітеді. Осындай ерітіндінің 1 мл-де 1 мг аммиак болады. 1 мл-де 0,01 мг аммиак болатын ерітінді алу үшін 10 мл дайындалған ерітіндіні түтікшемен дистиллденген суы бар литрлік колбаға енгізіп, көлемін белгіге келтіреді  [2].

5. 0,01н немесе 0,05н күкірт  қышқылы ерітіндісі. Анықтау барысы: сіңіргіштерге 20 мг күкірт қышқылынан құйып, оларды аспираторға қосады. Аммиак қоспасы анықталынатын 40-80 л мөлшердегі ғимарат ауасын аспиратор көмегімен үш сіңіргішке 1л/мин жылдамдығында сорып алады. Күкірт қышқылы аммиакты байналастырып күкіртқышқыл аммоний түзеді. Ғимарат температурасы мен барометрлік қысым тіркеледі. Зертханада сіңіргіштегі сұйықтықты 100 мл көлемдегі цилиндрге құйып алады. Сіңіргіштерді екі мәрте аздаған күкірт қышқылы ерітіндісімен шайып, сол цилиндрге құяды. Дистиллденген сумен цилиндр көлемін 100 мл жеткізеді. Аммиак мөлшерін колориметрлермен анықтайды. Колориметрлеуді стандартты сериялар әдісімен жүргізген ыңғайлы. Бұл ұшін түссіз шынылы жайпақ түпті бірдей пробиркалар қолданылады. Пробиркаларды штативте орналастырып, астарына ақ қағаз салады, өлшемдік түтікшемен пробиркаларға кезегімен 1 ден 10 мл дейін стандартты хлорлы аммоний ерітіндісі құйылады. Дистиллденген сумен алғашқы 10 пробирка көлемі 10 мл жеткізіледі, 11-ші пробиркаға сыналатын ауа өткізілген күкірт қышқылы ерітіндісі 10 мл құйылады. Осылайынша колориметрлік шкала алынады: 10 мл сұйықтықта 0,01 ден 0,1 мг дейін аммиак болады. 11-ші пробиркада қандай да бір аммиак мөлшері болады. Бірмезгілде барлық 11 пробиркаға 5 тамшы Несслер реактиві тамызылады, құрамдарды шайқап, 10 минут тыныштықта ұстайды. Түрлі қарқындылықтағы сарғыш-қызыл боялулар байқалады. Үстінен қарау арқылы 11-ші пробирканы өзгелерімен салыстырады да, сыналатын пробиркамен бірдейі таңдалып алынады.