- •Химия окружающей среды
- •Химия окружающей среды
- •Оглавление
- •Введение
- •I. Химия атмосферы
- •Лабораторная работа № 1
- •Определение содержания азота и кислорода в атмосферном воздухе
- •Методом газовой хроматографии
- •Порядок выполнения работы
- •Требования к отчету
- •Лабораторная работа № 2 Определение содержания углекислого газа в атмосферном воздухе и в воздухе помещения
- •Порядок выполнения работы:
- •Требования к отчету
- •Лабораторная работа № 3 Определение концентрации аммиака в воздухе помещения
- •Порядок выполнения работы
- •Требования к отчету
- •Вопросы для самоподготовки
- •II. Химия гидросферы Лабораторная работа № 4 Определение рН, кислотности и щелочности воды
- •Порядок выполнения работы
- •Требования к отчету
- •Лабораторная работа № 5 Определение сухого и прокаленного остатков и жесткости воды
- •Порядок выполнения работы
- •Требования к отчету
- •Лабораторная работа № 6 Определение содержания анионов в поверхностных водах
- •Порядок выполнения работы
- •Требования к отчету
- •Лабораторная работа № 7 Определение окисляемости природных вод
- •Порядок выполнения работы
- •Требования к отчету
- •Вопросы для самоподготовки
- •III. Химия литосферы Лабораторная работа № 8 Катионообменная способность почв
- •Порядок выполнения работы
- •Требования к отчету
- •Лабораторная работа № 9 Определение содержания в почве подвижного алюминия
- •Порядок выполнения работы
- •Требования к отчету
- •Лабораторная работа№ 10 Определение содержания гумусовых веществ в почве
- •Порядок выполнения работы
- •Требования к отчету
- •Лабораторная работа № 11 Определение нитрифицирующей способности почвы
- •Порядок выполнения работы
- •Требования к отчету
- •Порядок выполнения работы
- •Вопросы для самоподготовки
- •IV. Миграции элементов и соединений в биосфере
- •Лабораторная работа № 13
- •Исследование процессов фотосинтеза и влияния токсичных
- •Соединений на фотосинтезирующую деятельность водорослей
- •Последовательные стадии фотосинтеза
- •Порядок выполнения работы
- •Требования к отчету
- •Вариант 2 Исследования фотосинтезирующей деятельности земных водорослей и влияние токсичных соединений на фотосинтез водорослей
- •Порядок выполнения работы
- •Требования к отчету
- •Вопросы для самоподготовки
- •Лабораторная работа № 14 Определение содержания нитратов в растительных объектах
- •Порядок выполнения работы
- •Требования к отчету
- •Основные величины и единицы измерения ионизирующего излучения
- •Порядок выполнения работы
- •Требования к отчету
- •Вопросы для самоподготовки
- •Лабораторная работа № 16 Уменьшение содержания хлорофилла в листьях растений – биоиндикационный признак неблагоприятных условий среды
- •Порядок выполнения работы
- •Требования к отчету
- •Результаты анализа
- •Вопросы для самоподготовки
- •Критерии оценки загрязненности поверхностных вод
- •Характеристика индикаторов
- •Важнейшие индикаторы
- •Распределение нитратов в растениях, мг/кг сырой массы
- •Величины хпк, бпк5 и рН в водоемах с различной степенью загрязненности
- •Накопление радионуклидов в биологических объектах
- •Основные термины и определения
- •Библиографический список
- •Химия окружающей среды
- •280201 – Охрана окружающей среды и рациональное
- •308012, Г. Белгород, ул. Костюкова, 46
III. Химия литосферы Лабораторная работа № 8 Катионообменная способность почв
Большинство солей, находящихся в почве и образующих поглотительный комплекс почвы (ППК), способны диссоциировать и принимать участие в реакциях ионного обмена, поглощая одни ионы из почвенных растворов и отдавая эквивалентное количество ионов твердой фазы. Обмен катионов может проходить по следующей схеме:
[почва] Са + NaCI[почва] 2Na+CaCl2
Реакция катионного обмена обратима: при большом количестве ионов натрия в почвенных растворах реакция пойдет в направлении вытеснения кальция в раствор, а при внесении извести будет преобладать обратная реакция. Энергия поглощения разных катионов зависит от их заряда и атомной массы, исключением является водород. В порядке возрастающей энергии поглощения катионы можно расположить в следующем порядке:
Na+ NH4- K+ Mg2+ H+ Ca2+ Al3+ Fe3+
Количество катионов, которое способна поглотить почва, называется емкостью катионного поглощения или емкостью обмена и выражается в мг-экв поглощенного вещества на 100 г почвы. Величина емкости поглощения у разных почв разная и зависит от наличия минеральных органических коллоидов почвы. Так, у супесчаных почв она составляет всего 5…10 мг-экв, у суглинистых малогумусных – 15…20, а у суглинистых черноземов – 40…50 мг-экв и выше. Чем больше в почве глинистых частиц и гумуса, тем больше емкость поглощения.
Цель работы:углубить представления об особенностях и реакциях ионного обмена в почвах, научиться определять обменную емкость почв.
Приборы:делительная воронка на 100 мл; колбы для титрования на 100 мл – 5 шт., мерные цилиндры на 30…50 мл – 2 шт.
Реактивы:0,1 н. раствор НСl; 0,1 н. растворCaCl2, аммиачная буферная смесь, раствор темно-синего хрома (индикатор), 0,1 н. раствор трилона Б.
Порядок выполнения работы
Для работы собирают установку, представленную на рис. 3. В делительную воронку, на предварительно положенный фильтр из стекловаты, помещают навеску исследуемой почвы массой ~ 20 г. Через воронку с почвой медленно пропускают 100 мл 0,1 н. раствора НСl. Затем почву в воронке многократно промывают водой, пропуская ее через воронку до тех пор, пока капля, вытекающая из воронки, покажет нейтральную реакцию по бумажке индикатора.
Рис. 3. Установка для определения обменной емкости почв:
1 – делительная воронка; 2 – фильтр; 3 – почва
В колбу для титрования помещают 10 мл 0,1 н. раствора СаCl2, разбавляют дистиллированной водой в 5 раз, затем добавляют 5 мл аммиачной буферной смеси и 4…5 капель индикатора темно-синего хрома, который дает розово-красное окрашивание. Раствор титруют 0,1 н. раствором трилона Б и записывают объем, пошедшего на титрование (Vmp).
Затем в делительную воронку заливают 0,1 н. раствор CaCl2и медленно пропускают через кран прошедший через почву раствор со скоростью 1…2 капли в секунду. Выходящий раствор собирают в колбу для титрования по 10 мл в каждую, затем разбавляют в 5 раз, добавляют 5 мл аммиачной буферной смеси, вносят индикатор и титруют трилоном Б, определяя объем титранта (V1,V2 …Vn) пошедший на титрование каждой колбы. Раствор, выходящий из воронки прекращают собирать, когда объем титранта, пошедший на титрование последней пробы (Vn), станет равным объему, пошедшему на титрование исходного раствораCaCl2(Vmp). По результатам титрования строят графикVтитранта =f(Vэлюента), общий вид которого представлен на рис. 4.
Рис. 4. График зависимости объема титранта от объема элюента
По графику находят объем титранта VgиVn, которые используют в расчетах динамической и полной емкости обмена почвы (Tg, Тn). Под динамической обменной емкостью понимают емкость почвы, когда связываются все ионы, проходящие через почву (до "проскока" ионов).
Под полной объемной емкостью понимают максимальное количество ионов, которые способна поглотить почва. Расчет ведут по следующим формулам, мг-экв/100 г:
;
,
где VgиVn– объем элюента, мл (находят по графику);NCaCl2– исходная концентрация раствораCaCl2, найденная титрованием трилоном Б;m– масса навески почвы.