Івано-Франківський національний технічний

університет нафти і газу

О.Р. Манюк, В.М. Антонюк

Хімія з основами біогеохімії

лабораторний практикум

2010

Міністерство освіти і науки України

Івано-Франківський національний технічний

університет нафти і газу

Кафедра екології

О.Р. Манюк, В.М. Антонюк

Хімія з основами біогеохімії

лабораторний практикум

Для студентів напряму підготовки

6.040106 - “Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування”

Рекомендовано методичною радою

університету

Івано-Франківськ

2010

МВ 02070855 – -2010

Манюк О.Р., В.М. Антонюк Хімія з основами біогеохімії: Лабораторний практикум. – Івано-Франківськ: ІФНТУНГ, 2010. – 27с.

Лабораторний практикум складений згідно з робочим навчальним планом спеціальності ”Екологія та охорона навколишнього середовища”. Містить методичні вказівки для проведення лабораторних занять із вивчення дисципліни “ Хімія з основами біогеохімії я” і призначений для студентів напряму підготовки 6.040106 - “Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування” освітньо-кваліфікаційного рівня «бакалавр».

Практикум може бути використаний студентами денної та заочної форм навчання.

Рецензент: доктор технічних наук, завідувач кафедри екології, професор Адаменко Я.О.

Рекомендовано методичною радою університету від _________2010р., протокол №_______

© Манюк О.Р., Антонюк В.М., 2010

© ІФНТУНГ, 2010

Зміст

Вступ	4
Лабораторна робота №1
Визначення основних фізичних і хімічних властивостей природних і стічних вод	6
Лабораторна робота №2
Визначення вмісту хлор-іонів в природних і стічних водах	11
Лабораторна робота №3
Визначення вмісту магнію і кальцію у природних і стічних водах	13
Лабораторна робота №4
Визначення загальної лужності природних і стічних вод	17
Лабораторна робота №5
Визначення сполук азоту природних і стічних вод	20
Лабораторна робота №6
Визначення БСК в природних і стічних водах. Лабораторна робота №7 Визначення якості води	22 25
Перелік використаних джерел	26

ВСТУП

Біогеохімія тісно пов'язана з багатьма природничими науками, але особливо тісно вона пов'язана з хімією. Біогеохімія базується на основних законах хімії, але об'єкти дослідження знаходяться в біосфері.

Біогеохімія відноситься до загальноосвітніх природних наук, які складають основу загальної технічної освіти фахівця в області екології, Засвоєння більшої природних дисциплін ґрунтується на формуванні вірної уяви про єдність світу та його закономірності. Біогеохімія, як і хімія, базується на експерименті, її знання сприяє розвитку послідовного і аналітичного мислення формує здатність до твердої участі в наукову прогресі.

Метою викладання біогеохімії є надання студентам певного комплексу знань, необхідних для вірного розуміння явищ природи, вирішення практичних проблем, засвоєння наступних екологічних дисциплін.

Завдання дисципліни є:

- набуття навичок проведення експериментів з конкретними природними об'єктами досліджень;

- до оволодіння певним комплексом знань з основних понять, теоретичних і практичних питань;

• вивчення різноманітних хімічних перетворень, що мають місце в живій і не живій природі;

• розширення знань студентів з деяких питань, що вивчались в курсах хімії, геології, екології.

Прослухавши курс студент повинен:

- усвідомити тісний зв'язок "Біогеохімії” з багатьма природними науками, особливо з хімією;

- виходячи з сучасних уявлень пояснювати прояву "живої речовини" на Землі;

- розуміти та аналізувати хімічну сутність еволюційних процесів в біосфері;

• знати закономірності розподілу хімічних елементів в біосфері;

• пояснювати суть біохімічних процесів коло обігу елементів (С, N, О, Р, К) та біохімічної рівноваги в біосфері;

- проаналізувати хімічну та фізико-хімічну поведінку природних та антропогенних забруднень в атмосфері, гідросфері, та екзосфері;

- пояснити процеси теплового забруднення та евтрофікації природних вод;

- обґрунтувати поведінку забруднюючих речовин в атмосфері, та їх вплив на процеси озоноутворення;

• пояснити хімічну та фізико - хімічну сутність, кислотних дощів та їх вплив на біохімічні процеси в ґрунтах;

• розуміти процеси, що приводять до утворення фотохімічного смогу та його негативного впливу на довкілля;

- вміти застосувати нові одержанні знання для вирішення практичних завдань, пов'язаних з спеціальністю інженера-еколога.

Знання, одержані студентами при вивченні біогеохімії, допоможуть їм в оволодінні ряду спеціальних дисциплін, що вивчають екологи на інженерно-екологічному факультеті.

Лабораторна робота №1 Визначення основних фізичних і хімічних властивостей природних і стічних вод Мета і завдання роботи

Метою даної роботи є набуття студентами практичних навиків з визначення хімічних і фізичних властивостей підземних вод.

При виконанні роботи перед студентами ставиться завдання – оволодіти сучасними методами вивчення хімічних і фізичних властивостей підземних вод.

Головні фізичні і хімічні властивості природних підземних вод: густина, реакція середовища, окислювально-відновний потенціал визначаються відповідно на приладах – ареометрі і іономірі. Мінералізація води, як величина сухого залишку, визначається аналітичним шляхом.

Основні теоретичні положення

З фізичних властивостей вод основними є густина, температура, в’язкість і ін. Густина є найбільш важливою характеристикою природних вод, використовується при інтерпретації їх хімічного складу. Густина – це відношення маси води до її об’єму і вимірюється в кг/м³.

За одиницю густини приймають густину дистильованої води при температурі +4С. Густина води залежить від температури, мінералізації, кількості мулу, тиску, кількості розчинених газів. Температура дуже впливає на густину, тому біля індексу густини вказують температуру, при якій проводиться замір. Густина води переважно вимірюється при температурі +20С (при стандартних умовах), тоді біля індексу температура не ставиться. Густина підземних природних вод зростає із збільшенням ступеня їх мінералізації.

Відносна густина води – це відношення густини води при 20С до густини дистильованої води при температурі +4С – одержуємо безрозмірну величину .

Мінералізація

Сумарний склад розчинених у воді іонів солей і колоїдів характеризує ступінь мінералізації води. Вона переважно виражається у грамах на 1 л розчину.

Реакція середовища

Реакція середовища, тобто лужно-кислотні властивості води визначаються концентрацією водневих іонів. Води в невеликій степені дисоціюють на кисневі і гідроксильні іони. При кімнатній температурі цей добуток дорівнює 10-14. У нейтральних розчинах концентрації водневих і гідроксильних іонів рівні між собою, у кислих – концентрація кисневих іонів більша ніж концентрація гідроксильних, у лужних – навпаки.

Концентрація водневих іонів виражається через показник ступеня величини цієї концентрації взятий з оберненим знаком, і визначається через рН. При рН = 7 реакція середовища нейтральна. В кислому середовищі рН менше 7, у лужному – більше 7. Переважно природні води мають рН від 6 до 8.

Окислювально-відновний потенціал – Еh – є мірою окисно-відновної властивості системи. Величина Еh може бути більшою або меншою від потенціалу нормального кисневого електроду, прийнятого рівним “0” і відповідно може приймати додатні і від’ємні значення. Для процесу відновлення Еh від’ємне, для процесу окислення Еh – додатне.

Обладнання, прилади, реактиви:

Ареометр для визначення густини води.

Іономір для визначення рН і Еh.

Для позірного визначення величини рН користуються універсальним індикаторним папером.

Газові пальники, сушильна шафа, аналітичні ваги, фарфорові чашки об’ємом 100-120 мл для визначення величини сухого залишку (мінералізації).

Для визначення величини рН і Еh використовується універсальний іономір ЭВ-74. Іономір являє собою настільний прилад. На лицьовій панелі розміщені ручки оперативного управління і вимірювальний прилад з шкалою. На шкалі показуючого приладу є наступні оцифровки: “-1-19” для вимірювання у широкому діапазоні і “0-5” для вимірювання на вузьких діапазонах (показники приладу сумуються із значенням, що відповідає початку діапазону). Для вигідності діапазон має додаткову оцифровку. Для установки температури вимірюваного розчину є оцифровка “0-100”.

До органів оперативного управління відносяться: тумблер “СЕТЬ”, ручки зміни резисторів “КАЛИБРОВКА”, “КРУТИЗНА”, “рХ_н” і “ТЕМПЕРАТУРА РАСТВОРА”; 5 кнопок вибору роду роботи: “АНИОНЬІ/КАТИОНЬІ” (+/-), “Х^І/Х^ІІ”, “mV”, “рХ” і “t⁰”; 5 кнопок діапазону вимірювання: “-1-19”, “-1-4”, “4-9”, “14-19”; коректор показуючого приладу.

Кнопка “АНИОНЬІ/КАТИОНЬІ” (+/-) дозволяє проводити вимірювання активності аніонів або додатних потенціалів у віджатому і катіонів або від’ємних потенціалів в нажатому положеннях, кнопка “Х^І/Х^ІІ” – вимірювання активності одновалентних або двохвалентних іонів відповідно в віджатому або нажатому положеннях; кнопки із залежною фіксацією “mV”, “рХ” і “t⁰” дозволяють включати прилад в режимі мілівольтметра (“mV”), іономіра (“рХ”) або установки температури розчину при ручній термокомпенсації (“t⁰”).

При настройці ручками, які виведені на лицеву панель, слід врахувати, що у приладі застосовані потенціометри з високою здатністю, які мають зони плавного і грубого регулювання.

Резистори “КАЛИБРОВКА”, “КРУТИЗНА”, “рХ_И” служать для оперативної наладки приладу на дану електродну систему.