Тема контрольной работы: Оценка экологического состояния придорожной территории улиц г.Оренбурга

Тема:
Оценка экологического состояния придорожной территории улиц

г.Оренбурга

Задание
для контрольной работы по ФХПТ

Вариант
№2

1.     Рассчитать концентрации загрязняющих веществ  по формулам, приведенным в методиках
определения содержания примесей,  и их
среднее значение (формулы 1-7).

2.     Рассчитать относительную погрешность Е_отн.
по каждому загрязняющему веществу по формулам 8,9 и 10.

1. Характеристики применяемых методик отбора проб.

1.1 Методика определения содержания взвешенных частиц.
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.
Х= (а-в)∙ 1000∙
У (1)
где X – содержание взвешенных частиц, г/л;
а - вес фильтра с осадком, г;
в - вес фильтра без осадка г;
У- объем воды пропущенной через фильтр, мл.
Дано:
1.Расчет концентрации взвешенных веществ, содержащихся в атмосферных осадках
№
варианта Масса
фильтра,
г Масса
фильтра
и взвешен-ных
веществ,

Масса взвешенных
веществ,
г Концентрация взвешенных
веществ,
г/л

Сср

Еотн.
2 1,1183
1,1398
1,1415 1,1389
1,1581
1,1654 0,0206
0,0183
0,0239 0,069
0,061
0,080 0,07 33,7

Х= (а-в)∙ 1000∙
У
Х=1,1389 – 1,1183 *1000/300=0,069г/л
Х=1,1581 – 1,1398 *1000/300=0,061г/л
Х=1,1654 - 1,1415* 1000/300=0,080г/л

,%
,%
1.2. 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.
Расчет рН атмосферных осадков
№ варианта рН рНср Еотн.,%
2 5,8
5,6
5,4 5,6 8,9

,%
,%

1.3 Методика определения содержания хлорид-ионов в атмосферных осадках

Реактивы и оборудование. Конические колбы на 200 мл; пипетки на 10 мл; цилинд¬ры мерные на 100 мл; бюретки для титрования; дистиллиро¬ванная 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 распрос¬транение их во всех природных водах. В проточных водоемах со¬держание хлоридов обычно невелико (20-ЗО мг/л). Незагрязненные грунтовые воды в местах с несолончаковой почвой обычно содер¬жат до 30-50 мг/л хлор-иона. В водах, фильтрующихся через со¬лончаковую почву, в 1 л могут содержаться сотни и даже тысячи миллиграммов хлоридов. Вода, содержащая хлориды в концентра¬ции более 350 мг/л, имеет солоноватый привкус, а при концентра¬ции хлоридов 500-1000 мг/л неблагоприятно влияет на желудочную секрецию. Содержание хлоридов является показателем загрязнения подземных и поверхностных водоисточников и сточных вод. Опре¬деление хлоридов ведется по методу Мора.
Принцип метода Мора основан на осаждении хлоридов азотно¬кислым серебром в присутствии хромата калия К2СrО4. При нали¬чии 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 дистиллирован¬ной воды, прибавляют 5 капель К2СгО4. Содержимое колбы титруют раствором AgNO3 до перехода лимонно-желтой окраски мутного ра¬створа в оранжево-красную, не исчезающую в течение 15-20 с.
При содержании хлоридов менее 250 мг/л берут 100 мл фильт¬рованной испытуемой воды. При большем содержании хлоридов берут 10-50 мл. Испытуемую воду наливают в две конические кол¬бы, доводят до 100 мл дистиллированной водой, прибавляют 5 ка¬пель раствора К2СгО4. Раствор в одной колбе титруют AgNO3, a вторая колба используется для контроля.
Содержание хлорид-ионов в воде рассчитывается по формуле
Х=V∙35,5, (2)

где X - содержание хлорид-ионов в мг/л;
35,5 - эквивалентное количество хлора, соответствующее 1 мл 0,01 н раствора AgNO3 мг;
V - объем AgNO3, пошедший на титрование, мл.
Дано:
Расчет концентрации хлоридов, содержащихся в атмосферных осадках.
№ варианта Объем
AgNO3
мл Концентрация хлоридов,мг/л
Сср
Еон.
2 1,4
1,7
1,32 49,7
60,35
46,86 52,3 33,8
Х=1,4 * 35,5 =49,7мг/л
Х=1,7 *35,5 =60,35мг/л
Х=1,32 *35,5 =46,86мг/л

,%
,%
1.4 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:
S2-+I2 → 2I-+S
HS-+I2→H+ + 2I- + S
SОз2- + I2 → SO42 -+ 2I-+ 2Н+
2S2Оз2-+ I2 →2I+ S4О62-
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.
Дано:
Расчет концентрации гидросульфидов, содержащихся в атмосферных осадках.
№ Объем
I2,
мл Объем
Na2S2O3,
мл Концентрация гидросуль-фидов,
мг/л

Сср

Еотн.
2 1,135
1,147
1,132 0,44
0,46
0,50 5,90
5,84
5,37 5,7 12,63

Х= (1,135-0,44)* 17*1000/20=5,90
Х= (1,147-0,46)* 17*1000/20=5,84
Х= (1,132-0,50)* 17*1000/20=5,37

,%
,%

1.5 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 слабо розовом окрашивании считают, что карбонат-ионы в пробе отсутствуют (рН пробы меньше 8,0-8,2). При появлении розового окрашивания постепенно титруют содержимое склянки раствором соляной кислоты (0,05н) до тех пор, пока окраска побледнеет до слабо розовой. Массовую концентрацию карбонат-иона рассчитывают по формуле

Ск = Vк ∙300, (4)

где Vк - 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. Постепенно титруют содержимое склянки раствором соляной кислоты (0,05 н) при перемешивании до перехода желтой окраски в розовую. Массовую концентрацию гидрокарбонат-иона рассчитывают по формуле

Ск = Vгк ∙305, (5)
где Vгк - объем раствора соляной кислоты, израсходованный на титрование, мг/л.
Дано:
Расчет концентрации гидрокарбонатов, содержащихся в атмосферных осадках
№
варианта Объем
НСI, мл Концентрация
НСО3,
мг/л

Сср

Еотн.
2 2,34
2,25
2,32 713,7
686,25
707,6 702,52 5,1

Ск = 2,34 ∙305 =713,7
Ск = 2,25 ∙305 =686,25
Ск = 2,32 ∙305 =707,6

,%
,%

1.6 Методика определения содержания кальция и магния в атмосферных осадках
Реактивы и оборудование. Раствор трилона Б с молярной концентрацией эквивалента 0,05 моль/л, индикатор хромоген черный, раствор гидроксида натрия с молярной концентрацией 2 моль/л, аммонийный буферный раствор, индикатор мурексид.
Общие положения. В этой работе используется комплексонометрический метод определения Са2+ и Mg2+ при их совместном присутствии в растворе.
Сущность определения сводится к тому, что в начале определяют суммарное содержание молярной концентрацией эквивалента 0,05 моль/л Mg2+, титруя фильтрат раствором трилона Б в присутствии хромогена черного. Затем находят содержание ионов Са2+, титруя фильтрат раствором трилона Б в присутствии индикатора мурексида. По разности этих двух определений находят содержание ионов Mg2+.
Ход работы. Пипеткой на 50 мл отбирают фильтрат и переносят его в колбу для титрования, приливают 5 мл аммонийной буферной смеси, 25-30 мг хромогена черного и титруют раствором трилона Б с молярной концентрацией эквивалента 0,05 моль/л до перехода винно- красной окраски раствора в синюю.
Титрование повторяют 2-3 раза и берут среднее значение.
Содержание Са2+ и Mg2+ вместе взятых можно найти по формуле

m(Ca2++Mg2+) = , (6)
где С(1/zNа2[НзТг])- концентрация раствора трилона Б, н;
V(Na2[НзТг])- объем рабочего раствора трилона Б, затраченного на титрование, мл;
Уф- объем фильтрата, мл.
Определение содержания кальция. 50 мл фильтрата переносят в колбу для титрования, приливают 2,5 мл раствора NaOH с молярной концентрацией 2 моль/л, 30-40 мг смеси мурексида с хлоридом натрия и приступают к титрованию раствором трилона Б с молярной концентрацией эквивалента 0,05 моль/л до появления сине-фиолетовой окраски, не исчезающей в течении 2-3 минут. Титрование повторяют 2-3 раза и берут среднее значение. Содержание кальция вычисляют по формуле, как и суммарное содержание Са2+ и Mg2+.
Количество магния находят
m(Mg2+) = m(Ca2++Mg2+) - m(Ca2+), (7)
Расчет концентрации кальция и магния, содержащихся в атмосферных осадках.
№ варианта Объем
трилона-Б
(Са+Мg)
мл Объем
трилона-Б
(Са)
мл
С Са2+,
мг/л
Сср.Са2+

Еотн.,%
С Mg2+,
мг/л
Сср.Мg2+
мг/л
Еотн.,%
2 5,5
4,7
5,4 4,1
4,6
4,3 164
184
172
173
10,43 188
117
174
160
17,76

Содержание Са2+ и Mg2+ вместе взятых можно найти по формуле
С(Ca2++Mg2+) = С(Трилона Б)* V(Трилона Б)/Vф,
где С(1/zNа2[НзТг])- концентрация раствора трилона Б, н;
V(Na2[НзТг])- объем рабочего раствора трилона Б, затраченного на титрование, мл;
Уф- объем фильтрата, мл.
С(Ca+2 + Mg+2) = 0,05*5,5/50 = 0,0055 (моль/л) = 0,0055*(40+24) = 0,352 (г/л) = 352 (мг/л)
С(Ca+2 + Mg+2) = 0,05*4,7*64/50 = 0,301(мг/л)
С(Ca+2 + Mg+2) = 0,05*5,4*64/50 = 0,346 (мг/л)
С(Ca+2) = 0,05*4,1*40/50 = 164 (мг/л)
С(Ca+2) = 0,05*4,6*40/50 = 184 (мг/л)
С(Ca+2) = 0,05*4,3*40/50 = 172 (мг/л)
Среднее значение составит:
Сср = (164+184+172)/3 = 173 (мг/л)

,%
,%
Расчет магния, производят по формуле
m(Mg2+) = m(Ca2++Mg2+) - m(Ca2+)

С(Mg+2) = С(Ca+2 + Mg+2) - С(Ca+2)
С(Mg+2) = 352 – 164 = 188 (мг/л)
С(Mg+2) = 301 – 184 = 117 (мг/л)
С(Mg+2) = 346 – 172 = 174 (мг/л)
Среднее значение составит:
Сср = (188+117+174)/3 = 160 (мг/л)

,%
,%
1.7 Методика определения цинка в природных водах
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 применим 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.
Расчет концентрации ионов цинка, содержащихся в атмосферных осадках.
При D=0,05 Сzn = 0,460 мкг/100 мл
№ варианта Оптичес-кая плот-ность Концент-рация цинка,
мкг/л/100 Концент-рация цинка
мкг/л/10 Концент-рация цинка
мг/л/1000
Сср.Zn2+
мг/л
Еотн.,%
2 2,3714
2,3728
2,3730 0,2196
0,2197
0,2197 2,196
2,197
2,197 0,02196
0,02197
0,02197 0,022 0,455

При построение градуировочного графика, находим концентрацию ионов цинка

ХСzn =2.3714+0.460x = 4,391, при D=0,05 концентрация цинка = 0,2196

ХСzn =2.3728+0.460x = 4,394, при D=0,05 концентрация цинка = 0,2197

ХСzn =2.3730+0.460x = 4,394, при D=0,05 концентрация цинка = 0,2197

,%
,%