Химия окружающей среды

Заметного снижения выбросов вредных веществ автотранспортом  можно ожидать лишь в случае массового  поступления на отечественный рынок  автомобилей, соответствующих требованиям  Правил ЕЭК ООН (Евро-4 и Евро-5). В  январе 2012 года Правительством РФ подписано  Постановление, в котором говорится  о продлении переходного периода  для автомобилей, соответствующих  экоклассу Евро-4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Исследования  процессов формирования пылегазовых  примесей в атмосферном воздухе  придорожных территорий улиц города Оренбурга.

 

2.1 Характеристика  объекта исследования и применяемых методик

 

2.1.1 Характеристика  объекта исследования

 

Улицы современного города представляют собой сложные инженерные сооружения. Они определяют лицо города, степень его благоустройства. Городские  улицы связывают в единую транспортную сеть жилые, промышленные, административные районы и служат для движения городского транспорта и пешеходов, а также  размещения зданий и других элементов  оборудования и благоустройства. Проезжая часть, тротуары, полосы зеленых насаждений – все, что расположено между  границами застройки, образует улицу. Современные улицы должны удовлетворять  ряду требований, главным из которых  является удобство и безопасность движения транспорта и пешеходов. Но, как отмечалось выше, улица любого города представляет собой протяженный источник выбросов выхлопных газов и пыли. И поэтому  для оценки качества атмосферы в  промышленном городе следует оценивать  не только состояние автомобильного парка, но и состояние автомобильных  дорог.

Объектом нашего исследования является придорожная территория проспекта Гагарина, расположенная в восточной части города Оренбурга.

Ширина автомобильной дороги по проспекту Гагарина 30 м, длина дороги 3000 м, расстояние до линии застройки 40 м, покрытие асфальтное ограниченное с обеих сторон бордюрами. По обеим сторонам проспекта жилые, общественные и административные здания, а вдоль всей дороги растут зелёные насаждения (кустарники, деревья) примерно на расстоянии 1-3 м от бордюров. На проспекте Гагарина в основном расположены многоэтажные дома. Много общественных зданий. Среди них - специализированные магазины, больницы. В соответствии СНиПа   – 60 – 75 проспект относится к категории магистральной улицы общегородского значения. Магистральные улицы формируются более капитально. Они выдерживают большие нагрузки и движение с повышенными скоростями.  

С северной стороны объекта  исследования расположен многоэтажный дом. С южной стороны расположен многоэтажный дом. Для оценки степени  воздействия загрязняющих веществ  были отобраны пробы на расстоянии 5, 10 и 15 метров от дорожного полотна.

 

 

 

 

 

 

Карта – схема  места отбора проб

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1.2  Методика  определения взвешенных частиц

 

Оборудование  и материалы. Пробоотборники, аналитические весы, плоскодонные колбы, воронки, фильтры бумажные (синяя, белая лента), цилиндры.

Общие положения. Загрязнение осадков происходит как во время образования в облаке и выпадения их на земную поверхность, так и в результате сухого осаждения загрязнителей из атмосферы.

Большое количество пылевых примесей в атмосфере  городов нередко провоцирует  заболевания дыхательных путей  и нарушение работы слизистых  оболочек организма человека и животных. Пыль засоряет устьица растений, нарушает процессы цветения и оплодотворения в растениях. В больших количествах пыль образует налет или даже корку на поверхности растений, чем затрудняет протекание процесса фотосинтеза. Будучи сами по себе малотоксичными пылевые частицы способны адсорбировать на своей поверхности тяжелые металлы и другие токсичные вещества.

Ход работы.  Произвести отбор снега (дождя) специальным пробоотборником. Если производится отбор снега, то его необходимо поместить в комнатные условия (18-20° С) до полного таяния. Собранные осадки фильтруются через широкопористый фильтр (белая лента), предварительно взвешенный на аналитических весах. Для фильтрования берутся три конические колбы, три воронки, в которые вставляются фильтры. Через каждый из них пропускается фильтрат объемом 300 мл. Если после фильтрования фильтрат получается мутным, то его фильтруют еще через узкопористый фильтр (синяя лента), выше указанным способом. После фильтрования фильтры высушиваются в эксикаторе и вновь взвешиваются на аналитических весах. По разности масс фильтров до и после фильтрования вычисляется масса взвешенных частиц.

 

2.1.3 Методика  определения рН водных объектов

 

Реактивы и  оборудование. Химические стаканы на 150 мл, нанометр ЭВ-74, технические весы, разновесы, колбы мерные, пипетки.

Общие положения. Величина рН является мерой активной кислотности природной воды и других объектов окружающей среды, создавшейся в результате взаимодействия растворенных электролитов и газов. Определение величины рН в практике исследования природных вод, почв и растений имеет большое значение. Это величина позволяет судить о формах нахождения в объектах окружающей среды слабых кислот: угольной, кремневой, сероводородной, фосфорной, а также дает возможность судить о насыщенности объектов слабыми основаниями и служит для контроля некоторых аналитических определений. Активная кислотность почв имеет решающее значение для произрастания растений, жизнедеятельности микроорганизмов, развития и направления биохимических процессов почвы.

Ход определения. Приготовление водной суспензии. 10 г воздушно-сухой почвы, пропущенной через сито диаметром в 1 мм, отвешивают на технических весах, помещают в колбу емкостью 50-10 и приливают 25 мл дистиллированной воды, рН которой равна 6,6-6,8.Колбу плотно закрывают чистой каучуковой пробкой, встряхивают 5 минут и оставляют стоять 18-24 часа, после чего сливают отстоявшийся раствор и определяют рН водной вытяжки.

Приготовление солевой  вытяжки. Отвешивают на технических весах 20 г воздушно-сухой (или сырой) почвы и помещают в сухую чистую колбу емкостью 100 мл. Приливают 50 мл 1,0 н раствора хлорида калия, закрывают чистой пробкой и энергично встряхивают 5 минут. Через 10-15 минут после встряхивания, когда большая часть почвы осядет на дно, пробку приподнимают и дают стечь жидкости, задержавшейся между пробкой и стеклом. Снова закрывают колбу пробкой, смывают отстоявшейся жидкостью частицы почвы со стенок колбы. Если это не удастся сделать за один прием, минут через 10 повторяют смывание еще раз, после чего колбу оставляют стоять 18-24 часа. По истечении срока отстаивания берут пипеткой часть раствора (фильтровать нельзя ,так как фильтр может изменить реакцию вытяжки) и определяют рН солевой вытяжки.

Пробы природной  воды или вытяжек в подписанных  или пронумерованных химических стаканчиках переносят к прибору. Порядок работы на приборе следующий:

1. Включить прибор  в сеть, прогреть 15 минут.

2.Опустить электроды  в стаканчик с раствором.

3.Нажать кнопку  рХ и «-1:19»,по нижней шкале прибора определить приблизительное значение рН раствора.

4.На панели  переключения пределов измерения  нажать кнопку, в которую входит определенная по пункту № 3 величина. Например, 2,4, то нужно нажать кнопку «-1:4» и отсчитать показываемое значение по верхней шкале прибора.

5.Соблюдать осторожность  при работе со стеклянным электродом, следить, чтобы шарик стеклянного электрода не прикасался к стенкам и дну стакана.

После каждого  определения вымывают электроды  в дистиллированной воде и высушивают фильтрованной бумагой. По окончании работы с прибором электроды помещают в стакан с дистиллированной водой.

 

2.1.4 Методика определения содержания хлорид-ионов в атмосферных осадках

 

Реактивы  и оборудование. Конические колбы на 200 мл; пипетки на 10 мл; цилиндры мерные на 100 мл; бюретки для титрования; дистиллированная вода; 0,01 н раствор AgNO₃: растворяют 1,6987 г AgNO₃ в дистиллированной воды; 0,01 н раствор NaCI, готовится из фиксанала; 5 %-ный раствор К₂СrО₄.

Общие положения. Высокая растворимость хлоридов объясняет широкое распространение их во всех природных водах. В проточных водоемах содержание хлоридов обычно невелико (20-ЗО мг/л). Незагрязненные грунтовые воды в местах с несолончаковой почвой обычно содержат до 30-50 мг/л хлор-иона.

В водах, фильтрующихся  через солончаковую почву, в 1 л могут содержаться сотни и даже тысячи миллиграммов хлоридов. Вода, содержащая хлориды в концентрации более 350 мг/л, имеет солоноватый привкус, а при концентрации хлоридов 500-1000 мг/л неблагоприятно влияет на желудочную секрецию. Содержание хлоридов является показателем загрязнения подземных и поверхностных водоисточников и сточных вод. Определение хлоридов ведется по методу Мора.

Принцип метода Мора основан на осаждении хлоридов азотнокислым серебром в присутствии хромата калия К₂СrО₄. При наличии в растворе хлоридов AgNO₃ связывается с ними, а затем образует хромат серебра оранжево-красного цвета.

NaCI + AgNO₃ →AgCI↓+ NaNO₃

2AgNO₃ + K₂CrO₄ → Ag₂CrO₄↓ + 2KNO₃

Ход работы. Вначале устанавливают титр AgNO₃. Для этого в коническую колбу на 200 мл вносят 10 мл раствора NaCI и 90 мл дистиллированной воды, прибавляют 5 капель К₂СгО₄. Содержимое колбы титруют раствором AgNO₃ до перехода лимонно-желтой окраски мутного раствора в оранжево-красную, не исчезающую в течение 15-20 с.

При содержании хлоридов менее 250 мг/л берут 100 мл фильтрованной испытуемой воды. При большем содержании хлоридов берут 10-50 мл. Испытуемую воду наливают в две конические колбы, доводят до 100 мл дистиллированной водой, прибавляют 5 капель раствора К₂СгО₄. Раствор в одной колбе титруют AgNO₃, a вторая колба используется для контроля.

Содержание хлор-иона в воде рассчитывается по формуле

Х=V∙35,5,                                                      (4)

где X - содержание хлор-иона в мг/л;

35,5 - эквивалентное  количество хлора, соответствующее  1 мл 0,01 н раствору AgNO₃ мг;

     V - объем исследуемой пробы, мл.

 

2.1.5 Методика определения содержания сульфидов и гидросульфидов в атмосферных осадках

 

Реактивы  и оборудование. Кристаллический иодид калия, 0,5 %-ный раствор крахмала, 0,01 н раствор тиосульфата натрия, конические колбы, мерные пипетки на 20 мл, бюретки, штативы.

Основные  положения. При действии раствора йода на связанный и свободный сероводород и соли сернистой и тиосерной кислот происходит окисление последних:

S^2-+I₂ → 2I-+S

HS^-+I2→H⁺ + 2I^- + S

SОз^2- + I₂ → SO₄^{2 -}+ 2I^-+ 2Н⁺

2S₂Оз^2-+ I₂ →2I+ S₄О₆^2-

Ход определения. Вследствие летучести свободного сероводорода производят два определения: ориентировочное и точное.

 

Ориентировочное определение. В коническую колбу помещают 20 мл фильтрата атмосферных осадков, добавляют 0,2 г иодида калия и перемешивают круговыми движениями, при этом кристаллы растворяются. Затем прибавляют 2-3 капли 0,5 %-ного раствора крахмала и титруют 0,01 н раствором йода до появления голубой окраски, не исчезающей при энергичном встряхивании.

Точное  определение. В коническую колбу вносят 20 мл исследуемой пробы, 0,2 г иодида калия ,отмеряют из бюретки 0,01 н раствора йода на 1 мл больше, чем было израсходовано на ориентировочное титрование, затем прибавляют 2-3 капли 0,5 %-ного раствора крахмала ,тщательно взбалтывают и оттитровывают избыток йода 0,01 н раствором тиосульфата натрия.

Общее содержание соединений серы X (в мг/л), окисляемых йодом, выраженное в форме сероводорода, вычисляют по формуле

,                                              (3)

где V₁ – объем прибавленного раствора йода, мл;

       H₁-нормальность раствора йода, н;

         V₂-объем раствора тиосульфата натрия, израсходованный на       титрование избытка раствора йода, мл;

                   H₂-нормальность раствора тиосульфата натрия, н;

                   17-эквивалентный вес сероводорода, г/моль;

                   1000-коэффициент перевода мл в  л;

                   V- объем исследуемой пробы, мл.

 

2.1.6  Методика  определения содержания карбонат- и гидрокарбонат-ионов в атмосферных осадках

 

Реактивы  и оборудование. Бюретка для титрования; колбы конические на 250 мл; пипетки 10 мл; раствор фенолфталеина; раствор метилового оранжевого; 0,05 н раствор соляной кислоты.

Ход определения. Определение карбонат-иона.

В колбу наливают 10 мл анализируемой  воды. Добавляют пипеткой 5-6 капель раствора фенолфталеина (при отсутствии окрашивания раствора, либо при слаборозовом окрашивании считают что карбонат-ион в пробе отсутствует, рН пробы меньше 8,0-8,2). Постипенно титруют содержимое склянки раствором соляной кислоты (0,05н) до тех пор, пока окраска побледнеет до слаборозовой. Массовую концентрацию карбонат-иона рассчитывают по формуле

 

С_к = V_к ∙300,                                                           (1)

 

где V_к - объем раствора соляной кислоты, израсходованный на титрование, мг/л.

Определение гидрокарбонат-иона. В колбу наливают 10 мл анализируемой воды. Добавляют пипеткой 1-2 капели раствора метилового оранжевого. Постипенно титруют содержимое склянки раствором соляной кислоты (0,05 н) при перемешивании до перехода желтой окраски в розовую. Массовую концентрацию гидрокарбонат-иона рассчитывают по формуле