Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Эколого-аналитический контроль состояния окружающей среды. Учебное пособие
.pdf
121
Теоретическая часть.
Автотранспорт является одним из основных загрязнителей атмосферы ок-
сидами азота NОх (смесью оксидов азота NО и NО2) и угарным газом (оксидом
углерода (II), СО), содержащихся в выхлопных газах. Доля транспортного загрязнения воздуха составляет более 60 % по СО и более 50 % по NOx от общего
загрязнения атмосферы этими газами. Повышенное содержание СО и NOx можно
обнаружить в выхлопных газах неотрегулированного двигателя, а также двигателя в режиме прогрева.
Выбросы вредных веществ от автотранспорта характеризуются количеством
основных загрязнителей воздуха, попадающих в атмосферу из выхлопных (отработанных) газов, за определенный промежуток времени.
К выбрасываемым вредным веществам относятся угарный газ (концентра-
ция в выхлопных газах 0,3–10 % об.), углеводороды — несгоревшее топливо (до
3 % об.) и оксиды азота (до 0,8 %), сажа.
Количество выбросов вредных веществ, поступающих от автотранспорта
в атмосферу, может быть оценено расчетным методом. Исходными данными для
расчета количества выбросов являются:
– количество единиц автотранспорта разных типов, проезжающих по выделенному участку автотрассы в единицу времени;
– нормы расхода топлива автотранспортом (в табл. 1);
Таблица 1
Средние нормы расхода топлива автотранспортом при движении
в условиях города приведены
Тип автотранспорта
Средние нормы расхода
топлива (л на 100 км)
Удельный расход топлива Yj
(л на 1 км)
Легковой автомобиль
11–13
0,11–0,13
Грузовой автомобиль
29–33
0,29–0,33
Автобус
41–44
0,41–0,44
Дизельный грузовой автомобиль
31–34
0,31–0,34
– значения эмпирических коэффициентов, определяющих выброс вредных
веществ от автотранспорта в зависимости от вида горючего (приведены в табл. 2).
122
Таблица 2
Значения эмпирических коэффициентов
Вид топлива
Значение коэффициента (К)
Угарный газ
Углеводороды
Диоксид азота
Бензин
0,6
0,1
0,04
Дизельное топливо
0,1
0,03
0,04
Коэффициент К численно равен количеству вредных выбросов соответствующего компонента в литрах при сгорании в двигателе автомашины количества топлива (также в литрах), необходимого для проезда 1 км (т.е. равного
удельному расходу).
Одним из видов антропогенных загрязнений окружающей среды является
загрязнение сточными водами промышленных предприятий. В сточных водах
могут содержаться различные компоненты в концентрациях, во много раз превышающих предельно допустимые. Загрязнение воды, имеющее место в сточных
водах, можно смоделировать. Моделирование загрязнений воды состоит в приготовлении растворов со значительной концентрацией загрязнителей (на уровне
10 — 100 ПДК). Обнаружение загрязненных сточных вод должно быть быстрым
(экспрессным), так как, попав в окружающую среду, они могут принести огромный экологический ущерб (гибель организмов и деградация окружающей среды,
попадание загрязнителей в цепи питания, заболевания людей и др.).
Практическая часть.
1. Выберите участок автотрассы вблизи школы (места жительства, отдыха)
длиной 0,5–1 км, имеющий хороший обзор (из окна школы, из парка, с пришкольной территории).
2. Измерьте шагами длину участка (м), предварительно определив среднюю
длину своего шага.
3. Определите количество единиц автотранспорта, проходящего по участку
в какой-либо период времени в течение 20 мин. При этом заполняйте табл. 3 (для
примера в таблице заполнена строка «Дизельные грузовые автомобили»).
Таблица 3
Тип автотранспорта
Количество,
шт.
Всего
за 20 мин
За 1 ч,
Np, шт.
Общий путь
за 1 ч, L, км
Легковые автомобили
Грузовой автомобиль
123
Тип автотранспорта
Количество,
шт.
Всего
за 20 мин
За 1 ч,
Np, шт.
Общий путь
за 1 ч, L, км
Автобусы
Дизельные грузовые автомобили
22
18
54
54 0,5=27
Количество единиц автотранспорта за 1 ч рассчитывают, умножая на 3 ко-
личество, полученное за 20 мин2.
4. Рассчитайте общий путь, пройденный выявленным количеством автомобилей каждого типа за 1 ч (L, км) по формуле:
Li = Ni ∙ l,
где Ni — количество автомобилей каждого типа за 1 ч; i — обозначение типа
автотранспорта; l — длина участка, км.
Полученный результат занесите в табл. 3.
5. Рассчитайте количество топлива (Qi л) разного вида, сжигаемого при этом
двигателями автомашин, по формуле:
Qi = Li ∙ Yi,,
значения Yi возьмите из табл. 1.
Полученный результат занесите в табл. 4.
Определите общее количество сожженного топлива каждого вида (∑Q)
и занесите результат в табл. 4.
Таблица 4
Тип автомобиля
N
i
Qi в том числе
бензин
дизельное
топливо
1. Легковые автомобили
2. Грузовые автомобили
3. Автобусы
4. Дизельные грузовые автомобили
Всего ∑Q
2
Подсчет единиц автотранспорта рекомендуется проводить в присутствии учителя, находясь на удалении
от автотрассы.
124
6. Рассчитайте количество выделившихся вредных веществ в литрах при
нормальных условиях по каждому виду топлива и всего по табл. 5.
Таблица 5
Вид топлива
∑Q, л
Количество вредных веществ, л
СО
Углеводороды
NO2
Бензин
Дизельное топливо
Всего (V), л
Обработка результатов и выводы.
1. Рассчитайте:
– массу выделившихся вредных веществ (т, г) по формуле:
т = V ∙ M / 22.4
– количество чистого воздуха, необходимое для разбавления выделившихся
вредных веществ для обеспечения санитарно-допустимых условий окружающей
среды.
Результаты запишите в табл. 6.
Таблица 6
Количество выбросов вредных веществ
в воздух от автотранспорта
Вид вредного вещества
Количество, л
Масса, г
Количество
воздуха для
разбавления, м3
Значение ПДК,
мг/м3
СО
Углеводороды
NO2
Справочные значения предельно допустимых концентраций приведены
в приложении 1.
2. Сопоставьте полученные результаты с количеством выбросов вредных
веществ, производимых находящимися в вашем районе заводами, фабриками,
125
котельными, автопредприятиями и другими загрязнителями воздуха. При этом
пользуйтесь соответствующими данными по экологической оценке количеству
выбросов от этих предприятий (такие данные можно получить, например, в районном или городском комитете по экологии и т.п.).
3. Принимая во внимание близость к автомагистрали жилых и общественных зданий, сделайте вывод об экологической обстановке в районе исследованного вами участка автомагистрали.
Результаты опыта занесите в бланк протокола, см. прил. 2.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
ПОЧВЕННЫХ ОБРАЗЦОВ
Цель работы: получение навыков по отбору и проведению предваритель-
ных испытаний опытных образцов.
Задание:
1. Взятие почвенных образцов: ознакомиться с требованиями ГОСТ
17.4.3.01-2017 «Межгосударственный стандарт. Охрана природы. Почвы. Общие
требования к отбору проб», Дата введения 2019-01-01 (Docs.cntd.ru — электронный фонд нормативно-технической и нормативно-правовой информации Консорциума «Кодекс» https://docs.cntd.ru/document/1200159508). Взять образцы согласно ГОСТ 17.4.3.01-2017.
2. Взятие средней и лабораторной пробы. Получение представительной
(репрезентативной) пробы почвы.
3. Определение содержания воды в почвенном образце: ознакомиться с тре-
бованиями ГОСТ Р 53764-2009 «Национальный стандарт российской федерации,
качество почвы», Дата введения 2011-01-01 (Электронная площадка России
https://www.rts-tender.ru/poisk/gost/r-53764-2009). Определение объемной доли почвенной влаги гравиметрическим методом.
4. Определение соотношения твердых частиц в почвенных образцах (тек-
стура почвы).
5. Оформить выполненную работу согласно требованиям, используя
MS Word. Графики зависимостей построить, используя MS Excel.
6. Ответить на контрольные вопросы к лабораторной работе, используя для
выполнения заданий и коммуникации Word, Excel, Microsoft Teams (в случае выполнения работы в составе бригады используются сервисы для совместной и одновременной работы (онлайн-доски): Рadlet (https://ru.padlet.com/), Miro (https://mi-
ro.com/), Conceptboard (https://conceptboard.com/)).
126
Опыт № 1. Взятие почвенных образцов
Наиболее распространенным методом отбора смешанных образцов явля-
ется метод «конверта» (ГОСТ 17.4.3.01-83 «Охрана природы. Общие требования
к отбору проб») (ГОСТ 17.4.3.01-2017 Межгосударственный стандарт. Охрана
природы. Почвы. Общие требования к отбору проб, Дата введения 2019-01-01)
Docs.cntd.ru — электронный фонд нормативно-технической и нормативно-правовой информации Консорциума «Кодекс» https://docs.cntd.ru/document/
1200159508. Данный метод применяется при исследовании почвы гумусового горизонта. Из точек контролируемого участка берут 5 образцов почвы путем отбора проб по углам и в центре (расположение точек представлено на рис. 1).
Длина стороны квадрата может составлять от 2 до 5–10 м.
Рис. 1. Метод «конверта»
Обычно при изучении почвы отбирают пробы гумусового горизонта с глу-
бины около 20 см, что соответствует штыку лопаты. Из каждой точки отбирают
около 1 кг (по объему 0,5 л), но не менее 0,5 кг.
Почву упаковывают в полиэтилен или полотняные мешочки и прилагают
к ним этикетку с указанием:
– места взятия образца;
– номера образца и даты (час) отбора;
– горизонта или слоя, глубины взятия пробы;
– характера метеорологических условий в день отбора пробы;
– особенностей при отборе пробы.
В лаборатории образцы почвы помещают в эмалированный поддон слоем
высотой около 2 см, смешивают, отбирают и отбрасывают камни, червей, инородные включения. Масса одного объединенного образца составляет около 1 кг.
Далее в лабораторных условиях смешанный образец доводят до воздушно-сухого состояния, выдерживая его в сушильном шкафу при температуре 100–105 °С
не менее 3 ч, чтобы прекратить биохимические процессы. (Влага, которая удаляется из почвы высушиванием при 100–105 °С, называется гигроскопической.)
127
В состоянии естественной влажности почву анализируют при изучении
компонентов, свойства которых меняются при высушивании, например, нитриты, Fe (II).
Опыт № 2. Взятие средней и лабораторной проб
Средний образец почвы (600–1 000 г) помещают на лист чистой оберточ-
ной или пергаментной бумаги и удаляют крупные корни, включения и новообразования.
Чтобы средняя проба была более представительной, крупные отдельности
измельчают в фарфоровой ступке пестиком с резиновым наконечником, пока
диаметр отдельностей не будет меньше 5–7 мм. Затем почву перемешивают, распределяют на бумаге ровным слоем и делят по диагонали шпателем на 4 части.
Две противоположно расположенные части высыпают в картонную коробку или
банку для хранения, а из оставшейся на бумаге средней пробы почвы берут лабораторные пробы для проведения различных видов анализа.
Подготовленные пробы хранят в пакетиках из кальки. Пакеты, коробки, банки,
в которых хранятся почвы, должны быть подписаны и снабжены этикетками.
Опыт № 3. Определение содержания воды в почвенном образце
Материалы и оборудование: примерно 80 г почвы, противень из алюмини-
евой фольги или алюминиевый стакан с крышкой, весы с точностью до 0,1 г,
сушильный шкаф с регулируемой температурой, термометр с показаниями до
150 °С, эксикатор с плотно закрывающейся крышкой, щипцы лабораторные.
Методика работы:
1. Взвесьте пустой алюминиевый стаканчик. Запишите его массу (а).
2. Насыпьте в стаканчик размельченный почвенный образец и взвесьте. За-
пишите его массу (в).
3. Поместите алюминиевый стаканчик с почвой на 24 ч в сушильный шкаф
при температуре 110 °С.
4. Выньте образец из сушильного шкафа и охладите его в эксикаторе.
5. Взвесьте остывший образец, запишите его массу.
6. Снова поместите образец почвы на 24 ч в сушильный шкаф при темпе-
ратуре 110 °С.
7. Повторите операции 4 и 5 до тех пор, пока результаты измерения не ока-
жутся одинаковыми (до постоянной массы). Запишите эту массу (с).
128
8. Рассчитайте процентное содержание воды (Св) по следующей формуле:
9. Сделайте вывод.
10. Сохраните почвенный образец в эксикаторе до проведения следующей
работы.
Примечание. Полученное значение (Св) выражает процентное содержание
всей воды, присутствующей в образце. Эта величина будет зависеть от количества осадков, выпавших за последнее время. Альтернативными оценками содержания воды являются полевая влагоемкость и содержание доступной воды.
Полевая влагоемкость — количество воды, сохраняющееся в почве после
того, как ее избыток дренируется под влиянием гравитационных сил. Для получения этого значения необходимо, чтобы почва в полевых условиях была целиком затоплена в течение нескольких минут. Затем через 48 ч можно отобрать образец для проведения исследования.
Доступная вода — та вода, которая может поглощаться растениями. Ее со-
держание можно определить высушиванием взвешенного образца при комнатной температуре до постоянной массы. Разность масс влажной и сухой почвы
равна содержанию доступной воды.
Показатель используется для выяснения запасов влаги в почве и учета этого
показателя для регулирования содержания влаги в используемых в сельскохозяйственном производстве землях.
Опыт № 4. Определение соотношения твердых частиц
в почвенных образцах (текстура почвы)
Материалы и оборудование: мерный цилиндр емкостью 500 cм3, 100 cм3
почвенного образца, 300 cм3 воды.
Методика работы:
1. Поместите почвенный образец в мерный цилиндр и полностью залейте
водой.
2. Энергично встряхните содержимое.
3. Чтобы частицы осели в соответствии с их плотностью и площадью по-
верхности, дайте смеси отстояться в течение 48 ч.
4. Измерьте объем различных фракций почвенного образца.
129
Результаты.
Наблюдается послойное распределение частиц. Частицы органического вещества плавают на поверхности воды, частицы глины частично остались во взвешенном состоянии, а более крупные осели в виде слоя поверх песка и камней,
распределившихся по своим размерам.
Сделайте вывод.
Материал для определения.
Механический состав почвы (текстура, гранулометрический состав
почвы) — это содержание в почве элементарных частиц различного размера. Механический состав почвы выражают в процентах к весу абсолютно сухой почвы.
Почва состоит из частиц различной величины. Встречаются в ней крупные
частицы: камни, остатки горных пород и минералов, размеры которых могут варьироваться от 2–3 см в диаметре, до 10–12 cм. Большую часть занимают мелкие
частицы, которые не видны вооруженным глазом. Имеются частицы, которые
можно заметить только в микроскоп при увеличении в сотни раз. И есть еще
меньшие частицы, различаемые только в электронном микроскопе.
Свойства почвы, ее богатство и плодородие в значительной мере зависят
от состава почвы и величины частиц. При механическом анализе почвы в ней
различают следующие по крупности частицы: частицы мельче 0,01 мм называют
физической глиной, частицы мельче от 0,01 до 1 мм — физическим песком,
и частицы мельче 0,0001 мм — коллоидальными частицами (табл. 1).
Таблица 1
Класификация почв в зависимости от диаметра частиц
Диаметр, мм
Название
Крупнее 3
Каменистая часть почвы
От 3 до 1
Гравий
От 1 до 0,1
Песок крупный
От 0.2 до 0.25
Песок средний
От 0.25 до 0.05
Песок мелкий
От 0.05 до 0.01
Пыль крупная (или лессовидная фракция)
От 0.01 до 0.005
Пыль средняя
От 0.005 до 0.001
Пыль мелкая
Мельче 0.001
Ил
Мельче 0.0001
Коллоиды
Камни, гравий, крупный и средний, мелкий же песок, пыль и ил разделяют
при помощи воды. Известно, что песок оседает в воде быстрее, чем остальные
130
фракции. Если поместить в стакан с водой измельченную почву, из которой уже
отсеяны камни, и взболтать, то первым на дно осядет песок. Пыль и глина еще
какое-то время будут находиться в воде.
Существуют несколько классификаций разделения почв в зависимости от
содержания механических фракций (табл. 2). Все они сводятся к одному: различие в текстуре определяется процентным содержанием каждой фракции.
Таблица 2
Классификация разделения почв в зависимости
от содержания механических фракций
Состав почвы
по механическому составу
Шарик
Шнур
Песок
не скатывается
не скатывается
Супесь
скатывается с трудом
не скатывается
Суглинок легкий
скатывается легко, рассыпается
скатывается
Суглинок средний
скатывается, при раздавливании
дает крупные трещины
скатывается
Суглинок тяжелый
скатывается, при раздавливании
дает мелкие трещины
скатывается
Глина
скатывается, при раздавливании
трещин не образует
скатывается, дает
кольцо размером
с монету
При выполнении данной (7-й) и последующих (8-й и 9-й) лабораторных
работ следует заполнять «Протокол по проведению эколого-аналитического мониторинга параметров почвы» см. прил. 2.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8.
БИОИНДИКАЦИЯ ТОКСИЧНОСТИ ПОЧВЫ
Цель работы: оценка степени токсичности почвы.
Задание:
1. Предварительно отбор почвенных образцов: взять образцы согласно
ГОСТ 17.4.3.01-2017.
2. Закладка опыта.
3. Наблюдение в течение 7–10 дней.
4. Оценка, расчет, анализ.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]