Файловый архив студентов. Файловый архив студентов.
1329 вузов, 5502 предметов.
/ Регистрация
FAQ Обратная связь Вопросы и предложения
Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Башкирский Государственный Аграрный Университет
Предмет:
[НЕСОРТИРОВАННОЕ]
Файл:

Экологический мониторинг. Учебно-методическое пособие

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
08.09.2026
Размер:
2 Мб
Скачать
☆
Методы мониторинга водных объектов
8.2.4.7. Обнаружение фенолов [37].
Фенол, оксибензол, карболовая кислота С бесцветные, розовеющие при хранении кристаллы с характерным запахом. Обладает слабокислыми свой ствами, в воде растворяется плохо, образуя азеотроп ную смесь.
Применяют для производства фенолформальдегид ных смол (бакелитов), капролактама, пикриновой кис лоты, всевозможных красителей, пестицидов, лекарств, как антисептик для дезинфекции. На основе фенола синтезируются алкилфенолы, которые служат присад ками к высококачественным маслам и сырьем для производства поверхностноактивных веществ.
Фенол и его производные — сильные яды. Меха низм отравления таков: блокируются сульфгидрильные группировки жизненно важных ферментов, а в итоге нарушаются окислительновосстановительные реакции в клетках организма.
Пары фенола в воздухе становятся опасными при концентрации > 0,001 мг/л. Почти 90% паров задержи вается в легких. При сублетальном хроническом отрав лении раздражаются дыхательные пути, появляются тошнота, мышечная слабость и потливость.
ПДК фенола варьирует от 0,1 мг/л в нехлориро ванной воде до 0,001 мг/л в хлорированной. Такая разница не случайна. Основной метод обеззаражива ния воды в нашей стране — это хлорирование. При этом фенол, если он присутствует в воде, превращает ся в пентахлорфенол (в 250 раз более токсичный, чем фенол) и 2,4,6трихлорфенол (канцероген). А дальней шее превращение этих веществ ведет к диоксинам.
Все промышленные стоки, которые могут содер жать фенол, подлежат обязательной очистке. К сожа лению, фенол часто, минуя очистку, попадает в реки и озера. А кроме того, фенол может образовываться в водоемах при гниении остатков древесины. Особенно опасны затопленные вырубки лесов, заторы бревен на лесосплавах. В воде фенол интенсивно поглощает кис лород, возникают заморы, вода становится неприятной на вкус, а рыба, накапливая фенол в тканях, превра щается в несъедобную.
Лабораторные методы определения фенолов тру доемки, длительны и требуют специальных приборов
6Н5
ОН —
261
Глава 8
и реактивов. Самое простое определение — качествен ное (по появлению запаха хлорфенолов).
Качественное определение. В коническую колбу емкостью 200 мл вносят 100 мл исследуемой воды и затем добавляют раствор хлорной извести (Осторож" но!) или хлорную воду в небольшом объеме. Через 10 мин. определяют (сначала на холоде, потом при на гревании), появился ли характерный для хлорфенолов «аптечный» запах.
8.2.4.9. Качественное обнаружение катионов тяже
лых металлов в воде [8]
Находящиеся в питьевой воде и в поверхностных водах примеси тяжелых металлов, как правило, име ют очень малые концентрации (10
–6
— 10–8 моль/л). Для того чтобы определить присутствие этих загряз нителей с помощью качественных реакций, следует предварительно провести концентрирование приме сей (например, вымораживанием или какимлибо другим способом). При выполнении качественных реакций необходимо строго придерживаться условий, при которых данная реакция протекает и дает замет ный аналитический эффект. Для сравнения следует взять эталонный раствор, содержащий ПДК опреде ляемого иона, или приготовить серию стандартных растворов с известными концентрациями.
Железо. Предельно допустимая концентрация об
щего железа в воде водоемов и питьевой воде 0,3 мг/л, лимитирующий показатель вредности органолепти ческий.
Общее железо. В пробирку помещают 10 мл иссле
дуемой воды, прибавляют 1 каплю концентрированной азотной кислоты, несколько капель раствора перокси да водорода и примерно 0,5 мл раствора роданида калия. При содержании железа 0,1 мг/л появляется розовое окрашивание, а при более высоком — красное.
Железо (II). Гексацианоферрат (III) калия
K
[Fe(CN)6] в кислой среде (рН ~ 3) образует с ка
3
тионом Fe
2+
осадок турнбулевой сини темносине
го цвета:
262
3Fe2+ + 2[Fe(CN)6]3– = Fe3[Fe(CN)6]2↓
Методы мониторинга водных объектов
К 1 мл исследуемой воды добавить 2–3 капли ра
створа серной кислоты и 2–3 капли раствора реактива.
Железо (III). 1. Гексацианоферрат (II) калия
К
[Fe(CN)6] в слабокислой среде с катионом Fe
4
3+
образует темносиний осадок берлинской лазури:
4Fe3+ + 3[Fe(CN)6]4– = Fe4[Fe(CN)6]3↓
К 1 мл исследуемой воды прибавить 1–2 капли
раствора соляной кислоты и 2 капли раствора реактива.
2. Роданид аммония NH
SCN или калия KSCN об
4
разуют в кислой среде с Fe3+ роданиды железа, окра шенные в кровавокрасный цвет. В зависимости от концентрации роданидиона могут образовываться комплексы различного состава:
3+
Fe
+ SCN– → [Fe(SCN)]
Fe3+ + 2SCN– → [Fe(SCN)2]
2+
+
Fe3+ + 3SCN– → Fe(SCN)3 .
К 1 мл исследуемой воды прибавить 2–3 капли раствора соляной кислоты и 2–3 капли раствора ре актива.
Колориметрический экспрессметод
1. Железо (III). К 5 мл исследуемой воды прибавить 3 капли роданида аммония (или калия), перемешать и сравнить окраску пробы со шкалой (табл. 8.23).
2. Общее железо. К 5 мл исследуемой воды приба вить 1 каплю бромного раствора и 3 капли раствора соляной кислоты. Через 5 мин. прибавить 3 капли ра створа роданида аммония (калия), перемешать и срав нить со шкалой (табл. 8.23).
3. Железо (II). Определяют расчетным путем — по разности между содержанием общего железа и желе за (III).
Таблица 8.23.
Шкала для определения железа
Fe, ìã/ë 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 Ð-ð ¹ 1, ìë 1,0 1,7 3,2 4,7 6,2 7,8 9,2 10,4 11,6 Ð-ð ¹ 2, ìë 0,7 1,7 3,4 5,1 7,0 9,0 11,1 13,7 16,3 Âîäà äî 50 ìë
263
Приготовление растворов
Роданид аммония. 3,8 г NH
SCN растворить в
4
100 мл дистиллированной воды.
Гексацианоферрат (III) калия. 5,5 г K3[Fe(CN)6]
растворить в 100 мл дистиллированной воды.
Гексацианоферрат (II) калия. 5,25 г K
растворить в 100 мл дистиллированной воды.
Бромный раствор. К 2,5 г KBrO
прибавить 5 г KВr
3
и растворить в 100 мл дистиллированной воды.
Раствор № 1. К 2 мл 10% раствора хлорида плати ны прибавить 10 мл концентрированной соляной кис лоты и довести до 100 мл дистиллированной водой.
Раствор № 2. 2,5 г CoCl
. 6H2O растворить в 50 мл
2
дистиллированной воды, прибавить 10 мл концентриро ванной соляной кислоты и довести объем до 100 мл.
Марганец. ПДК марганца в воде водоемов 0,1 мг/л, лимитирующий показатель вредности органолепти ческий.
Качественное обнаружение. В колбу помещают 25 мл исследуемой воды, подкисляют несколькими кап лями 25% азотной кислоты, прибавляют по каплям 2% раствор нитрата серебра до тех пор, пока продолжает ся помутнение. Затем вводят 0,5 г персульфата аммо ния или несколько кристалликов диоксида свинца, нагревают до кипения. В присутствии марганца при концентрации 0,1 мг/л и выше появляется бледноро зовая окраска:
2Mn
2+
+ 5PbO2 + 4H+ → MnO
–
4
+ 5Pb2+ + 2H2O.
Медь. ПДК меди в воде 0,1 мг/л, лимитирующий показатель вредности органолептический.
Качественное обнаружение.
Первый способ. В фарфоровую чашку поместить 3– 5 мл исследуемой воды, осторожно выпарить досуха и на периферийную часть пятна нанести каплю концен трированного раствора аммиака. Появление интенсив носиней или фиолетовой окраски свидетельствует о
2+
присутствии Cu
264
Cu2+ + 4NH4OH → [Cu(NH3)4]2+ + 4H2O.
:
[Fe(CN)6]
4
+
Глава 8
Методы мониторинга водных объектов
Второй способ. 5–10 мл исследуемой воды встрях нуть в цилиндре с небольшим количеством (10–20 мг) адсорбента — фторида кальция или талька. Ионы ме ди (II), находящиеся в воде, адсорбируются на его по верхности. Осадок отделить, осторожно слив воду, поместить на часовое стекло или в углубление на фар форовой пластинке. Рядом для сравнения нанести кап лю дистиллированной воды («холостой опыт»). К испы туемому осадку и воде одновременно прибавить по капле раствора хлорида железа (III) и по капле 0,2 М раствора тиосульфата натрия, перемешать стеклянной палочкой и сравнить скорость обесцвечивания обеих проб.
В «холостом опыте» наблюдается медленное обес цвечивание интенсивно окрашенного в фиолетовый цвет комплексного аниона [Fe(S
]–; в присутствии
2O3)2
же ионов меди, играющих роль катализатора, фиоле товый раствор обесцвечивается моментально.
Количественное определение. К 7,5 мл сконцен трированной пробы прибавить 2,5 мл концентриро ванного раствора аммиака, перемешать, визуально сравнить окраску со шкалой стандартных растворов (табл. 8.24) или определить содержание ионов меди на фотоэлектроколориметре. Чувствительность мето да невысока, поэтому исследуемая вода должна быть сконцентрирована не менее чем в 20–30 раз.
Таблица 8.24.
Шкала для определения ионов меди
Cu2+, ìã/ë 5 10 30 50 70 90 100
Стандартный раствор, мл 0,1 0,2 0,6 1,0 1,4 1,8 2,0 Р-р аммиака ïî 2,5 ìë Âîäà äî 10 ìë
Приготовление растворов
0,2 М раствор тиосульфата натрия. 0,5 г Na
2S2O3
× 5H2O растворить в 100 мл дистиллированной воды.
Раствор хлорида железа (III). 4,5 г соли растворить в 100 мл дистиллированной воды.
Стандартный раствор. 1,95 г CuSO
. 5H2O ра
4
створить в 1 л дистиллированной воды (в 1 мл раство ра содержится 0,5 мг меди).
×
265
Ртуть. ПДК ртути в воде водоемов 0,0005 мг/л, ли
митирующий показатель вредности санитарнотокси кологический.
Количественные методы определения ртути в воде трудоемки, поэтому в школьных условиях можно огра ничиться качественными методами анализа. В связи с тем, что ПДК ртути очень низка, особое внимание дол жно быть уделено концентрированию анализируемой пробы.
Ртуть (I) и ртуть (II). На стеклянную пластинку поместить по капле испытуемой пробы, азотной кис лоты и раствора дифенилкарбазида. В присутствии ионов ртути (I и II) появляется интенсивносинее окра шивание раствора.
Ртуть (I). Хромат калия дает с катионами однова лентной ртути красный осадок хромата ртути:
[Hg
2
]2+ + CrO
2–
→ Hg2CrO4 ↓,
4
а гидроксиды — черный осадок оксида ртути (I):
[Hg2]2+ + 2OH– → Hg2O↓ +H2O.
В две пробирки поместить по 1 мл исследуемой воды; в первую пробирку добавить 1–2 капли раство ра хромата калия, а в другую — 1–2 капли раствора щелочи. Появление красного и черного осадков свиде тельствует о наличии в пробе ионов ртути (I).
Ртуть (II). В пробирку поместить 4–5 капель ис пытуемой воды и осторожно опустить палочку, смочен ную раствором иодида калия. Вокруг палочки образу ется яркокрасное кольцо иодида ртути, которое быстро исчезает:
2+
Hg
+ 2J– → HgJ2↓
HgJ2 + 2J– → [HgJ4]2.
Приготовление растворов
Раствор иодида калия. 0,83 г KJ растворяют в 10 мл дистиллированной воды.
Раствор дифенилкарбазида. 0,1 г реактива раство ряют в 10 мл 96% этилового спирта.
Раствор хромата калия. 0,48 г K
CrO4 растворяют
2
в 10 мл диcтиллированной воды.
266
Глава 8
Методы мониторинга водных объектов
8
8
8
8
8
8
0
0
0
0
0
0
0
8.2.4.10. Остаточный хлор в водопроводной воде [37]
Для обеспечения надежности обеззараживания воды необходимо, чтобы после завершения процесса хлорирования в ней содержалось 0,3–0,5 мг/л свобод ного остаточного хлора.
В коническую колбу емкостью 500 мл наливают 250 мл водопроводной воды (перед отбором пробы воды следует пропускать ее из крана длительное вре мя), 10 мл буферного раствора с рН 4,6 и 5 мл 10% раствора иодида калия. Затем титруют выделившийся иод 0,005 н раствором тиосульфата натрия до бледно желтой окраски, приливают 1 мл 1% раствора крах мала и титруют раствор до исчезновения синей ок раски.
Содержание остаточного хлора в воде (Х) вычис ляют по формуле:
V
× K × 0,177 × 1000
Х =
1
(мг/л),
V
где V
— объем 0,005 н раствора тиосульфата на
1
трия, израсходованный на титрование, мл;
К — поправка к концентрации тиосульфата;
0,177 — масса активного хлора, соответствующая
1 мл 0,005 н раствора тиосульфата натрия, мг;
V — объем воды, взятой для анализа, мл.
Приготовление буферного раствора. Для приго
товления буферного ацетатного раствора с рН 4,6 сме шивают 102 мл 1 М раствора уксусной кислоты (60 г 100% кислоты в 1 л воды) и 98 мл 1 М раствора ацетата натрия (136,1 г кристаллической соли в 1 л воды) и доводят объем до 1 л прокипяченной дистиллирован ной водой.
234567
234567
234567
234567
234567
234567
23456789
23456789
23456789
23456789
23456789
267
23456789
23456789
Глава 9
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ЭКОМОНИТОРИНГА
9.1. Мониторинг шумового загрязнения
Одним из важнейших физических видов загрязне ния окружающей природной среды является акусти ческий шум. Шум представляет собой беспорядочное сочетание звуков — механических колебаний в облас ти частот от 16 до 20000 Гц, воспринимаемых ухом человека. Его источниками являются всевозможные движущиеся объекты, а его действию подвергаются люди в условиях производства, на улице и в быту.
Исследованиями установлено, что по степени вред ности воздействия шуму принадлежит второе место после химического загрязнения окружающей среды. Шум оказывает влияние на слух, на центральную не рвную и сердечнососудистые системы, а с ними и на весь организм человека. Люди, подверженные дей ствию шума, быстро утомляются, у них часта одышка, боли в сердце, сердцебиение, неустойчивость кровя ного давления, психические расстройства, изменения желудочнокишечного тракта и другие заболевания. Совокупность этих симптомов, появляющихся у чело века под воздействием шума рассматривают как «шу мовую болезнь».
Особенно вредное влияние на организм оказыва ют импульсные и инфразвуковые источники звука, где среди других присутствуют колебания с частотой ниже 16 Гц и с динамическим диапазоном до 75–85 дБ, ухуд шающие условия труда и отдыха населения. Так, ин
268
Физические методы экомониторинга
тенсивные инфразвуки с частотой порядка 7 Гц, совпа дающей с так называемым «альфаритмом мозга», вле кут серьезные функциональные нарушения здоровья человека. Эти шумы присущи производству (клепка, штамповка, ткачество, работа двигателей и др.), транс порту (движение самолетов, автомобилей, катеров, поездов и др.) и бытовым условия проживания людей (работа пылесосов, стиральных машин и, особенно музыкальной аппаратуры с современными сверх низ кочастотными трактами и акустическими системами высокой мощности).
Основным источником шума, оказывающим вли яние на большинство из нас, являются транспортные потоки. Динамический диапазон их акустического шума составляет 75–85 дБ (болевые пороги слуха — 95 дБ для частоты 100 Гц и 120 дБ для 1000Гц). Вблизи автомагистралей шум в течение 15–18 часов на уров не 50–70 дБ воздействуют на организм человека, ухуд шая условия его труда и отдыха.
По данным Госкомсанэпиднадзора России, в 1996 г. на производстве воздействию сверх допустимых уров ней подвергались 37,4% работающих на 58% предпри ятий, на транспорте — соответственно 50,8 и 61,6% (самые высокие показатели). Для объектов коммуналь ного хозяйства, пищевой промышленности, обществен ного питания и торговли эти цифры несколько мень ше. В городах обстановка по фактору шума более неблагоприятна, чем в сельской местности. Согласно результатам наблюдений, доля городов и сельских населенных пунктов с превышением допустимого уровня шума в жилых и общественных зданиях со ставляет, соответственно, 23,1 и 7,3%. Неблагоприят ную акустическую обстановку, особенно в крупных городах, в районах жилой застройки создают объекты железнодорожного транспорта и аэропорты. Следует отметить, что реальная картина акустического загряз нения окружающей среды пока не ясна. Центры Гос комсанэпиднадзора России не располагают средства ми измерений в достаточном количестве, а по причине дефицита финансирования не в состоянии приобре
Уровень шумового загрязнения можно измерять с помощью специальных приборов — шумомеров. Од
269
нако в задачах школьного мониторинга этот метод из мерения мало применим изза дефицитности и доро говизны шумомеров. Поэтому ниже описывается про стая методика измерения шума с использованием устройств, которые имеются практически в любом кабинете физики — это кассетный магнитофон и аво метр. Проведение такого гигиенического мониторин га акустического шума, производимого автотранспор том и предприятиями в микрорайоне своей школы осуществляется учениками под руководством учителя физики. Методика исследований состоит из двух эта пов — записи акустического шума на магнитофон и его анализа в лабораторных условиях любым из пред ложенных ниже методов.
Проведение мониторинга шума
1. Проведение предварительного обследования
территории.
На территории микрорайона школы выбирается ряд контрольных точек (одна или несколько), где будут проводиться наблюдения (наиболее шумные места, важные для жизни людей или просто более удобные для периодических исследований шума). Этим точкам присваивают номера и их наносят на планкарту мик рорайона школы.
2. Определение конкретного времени проведения
периодических наблюдений. Поскольку уличные шумы
крайне неравномерны в разные периоды времени, то выбранное время должно быть всегда одним и тем же, что дает возможность сравнения шумового уровня тер риторий, а также прослеживать динамику шума на одной и той же территории. Кроме того, время измере ний должно быть удобным для учащихся.
Периодичность исследований шума устанавлива ется в зависимости от задач исследовательской груп пы — раз в неделю, раз в месяц, в сезон, в год. В жур нал результатов наблюдений мониторинга заносится для каждого объекта: час, день недели, месяц и год измерения шума.
3. Первый этап исследований шумового загрязне ния в каждой точке наблюдения заключается в записи акустического шума на переносный магнитофон без
270
автоматической регулировки уровня записи (АРУЗ), или
Глава 9
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
Помощь Обратная связь Вопросы и предложения Пользовательское соглашение Политика конфиденциальности