Исследование процессов формирования пылегазовых примесей в атмосферном воздухе, придорожных территорий, улиц города Оренбурга

 

 

2.1.10  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 примененим 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.

 

2.1.11 Математическая  обработка результатов исследования

 

Полученные экспериментальные данные по определению интенсивности движения автотранспорта необходимо подвергнуть математической обработке, что позволит судить об их достоверности. Вычисляют среднее арифметическое значение экспериментальных данных Хn, полученных при анализе параллельных проб по формуле (2.7)

 

                                                                       (2.7)

 

Затем находят среднее квадратичное отклонение для n определений по формуле (2.8):

                            (2.8)

 

Полученную величину отклонения Sn  используют для вычисления абсолютной и относительной погрешности анализа с заданной степенью надежности по формуле (2.9):

 

    ,                                                                          (2.9)

где tan – коэффициент распределения Стьюдента.

 

Таблица 2.1 – Коэффициенты Стьюдента при а = 0,95

Количество параллельных измерений (n)	Коэффициент Стьюдента, tan
2	12,706
3	4,303
4	3,182
5	2,776
6	2,446
7	2,365
8	2,306
9	2,262

 

 

Относительная погрешность рассчитывается по формуле (2.10):

 

Еотн = (Еабс * 100% ) / Хn                                                              (2.10)

 

 

2.2 Исследование  содержания загрязняющих веществ  в снежном покрове

 

Загрязнение снега при внутриоблачном и подоблачном вымывании, обусловленное влиянием многих источников, приводит к изменению состава загрязняющих веществ. Это связано с пространственным распределением источников, высотой поступления загрязняющих веществ в атмосферу, средним временим их пребывания в атмосфере, скоростью распространения в вертикальном и горизонтальном направлениях.

Снежный покров, который, подобно почвенному покрову, обладает

способностью активно накапливать химические элементы и их соединения, является хорошим индикатором для выявления процессов загрязнения территорий в течение зимнего периода.

Для исследования процессов загрязнения  атмосферных осадков были отобраны пробы снега на прилегающей территории к автодороге по ул. Терешковой   г. Оренбурга. Пробы атмосферных осадков были отобраны на расстоянии 5  метров, 10 метров и 15 метров от источника загрязнения.

Отбор проб атмосферных осадков чрезвычайно прост и не требует сложного оборудования по сравнению с отбором проб воздуха.

В отобранных пробах определялось содержание кислотообразующих веществ, металлов, рН и минерализации.

В ходе проведенных исследований были получены следующие данные по концентрациям загрязняющих веществ в талой воде (таблица 2.2).

 

 

Таблица 2.2 - Содержание загрязняющих веществ (примесей) в талой воде

Расстояние	Значение концентрация загрязняющих веществ, мг/л
	SO42-	NH4+	Cl-	HCO3-	HS-	Ca2+	Mg2+	Zn2+	Fe	Cu2+	Взв.в-ва
5 м	0,705	9,5	66,3	200,3	3,7	6,5	1,64	0,039	0,085	0,003	103,6
10 м	0,64	8	65	136,2	4,3	6,6	1,56	0,0132	0,095	0,0045	89,7
15 м	0,6	6,7	63,9	136,2	3,9	6	1,96	0,031	0,085	0,0025	118,3

 

В ходе исследований были установлены зависимости концентраций загрязняющих веществ от расстояния до  источника загрязнения.

Ниже приведены графические зависимости концентраций загрязняющих веществ от расстояния.

 

 

Рисунок 2.2-Зависимость концентрации сульфат – ионов от расстояния

Графическая зависимость, представленная рисунком 2.2 показывает, что концентрации сульфат - ионов, достигает максимального значения на расстоянии 5 м. Это объясняется непосредственной близостью от автодороги.

Рисунок 2.3-  Зависимость концентрации ионов - аммония от расстояния

На рисунке 2.3 видно, что концентрация  ионов - аммония, имеет максимальное значение на расстоянии 5 метров от дорожного полотна - это объясняется тем, что ионы частично оседает возле источника загрязнения, частично относятся ветром на более дальние расстояния. 

Рисунок 2.4- Зависимость концентрации хлорид – ионов от расстояния

На рисунке 2.4 видно, что концентрация хлорид - ионов, имеет максимальное значение на расстоянии 5 метров от дорожного полотна - это объясняется интенсивностью движения автотранспорта и плохим дорожным покрытием.

Рисунок 2.5-Зависимость концентрации гидрокарбонат – ионов от расстояния

На рисунке 2.5 видно, что концентрация гидрокарбонат - ионов, имеет максимальное значение на расстоянии 5 метров от дорожного полотна - это объясняется интенсивностью движения автотранспорта и плохим дорожным покрытием.

Рисунок 2.6-Зависимость концентрации гидросульфида иона от расстояния

На рисунке 2.6 видно, что концентрация сульфид - ионов, имеет максимальное значение на расстоянии 10 метров от дорожного полотна - это объясняется тем, что ионы частично оседает возле источника загрязнения, а частично относятся ветром на более дальние расстояния. 

 

 

Рисунок 2.7-  Зависимость концентрации иона - кальция от расстояния

На рисунке 2.7 видно, что концентрация  ионов - кальция, имеет максимальное значение на расстоянии 10 метров от дорожного полотна - это объясняется интенсивностью движения автотранспорта и плохим дорожным покрытием.

Рисунок 2.8- Зависимость концентрации иона - магния от расстояния

Графическая зависимость, представленная рисунком 2.8 показывает, что концентрация ионов магния имеет максимальное значение на расстоянии 15 метров. Это объясняется тем, мелкодисперсные пылевые частицы могут осаждаться не только у источника, но и на значительном расстоянии от него.

Рисунок 2.9 -  Зависимость концентрации иона - цинка от расстояния.

Графическая зависимость, представленная рисунком 2.9 показывает, что концентрация ионов цинка на расстоянии 5 метров имеют максимальное значение. Это объясняется тем, что ионы цинка могут адсорбироваться на поверхности пылевых частиц, которые находятся длительное время в атмосферном воздухе.

Рисунок 2.10-.Зависимость концентрации иона - железа от расстояния.

На рисунке 2.10 видно , что концентрация ионов железа на расстоянии 10 метров имеют максимальное значение. Это объясняется тем, что ионы цинка могут адсорбироваться на поверхности пылевых частиц, которые находятся длительное время в атмосферном воздухе и мелкодисперсные пылевые частицы могут осаждаться не только у источника, но и на значительном расстоянии от него.

Рисунок 2.11 -.Зависимость концентрации иона - железа от расстояния.

На рисунке  2.11 видно , что концентрация ионов железа на расстоянии 10 метров имеют максимальное значение. Это объясняется тем, что ионы цинка могут адсорбироваться на поверхности пылевых частиц, которые находятся длительное время в атмосферном воздухе и мелкодисперсные пылевые частицы могут осаждаться не только у источника, но и на значительном расстоянии от него.

Рисунок 2.12-Зависимость концентрации взвешенных веществ от расстояния

На рисунке 2.12 видно, что концентрация взвешенных веществ, имеет максимальное значение на расстоянии 15м  от дорожного полотна - это объясняется интенсивностью движения автотранспорта и плохим дорожным покрытием.

При образовании и выпадении снега в результате процессов сухого и влажного вымывания концентрация загрязняющих веществ в нем оказывается обычно на 2-3 порядка величины выше, чем в атмосферном воздухе. В воздухе могут присутствовать  кислотообразующие оксиды, например SO2, NO3-, HCO3-,

CL-, которые могут подвергаться трансформации и переходить в ионную форму, а следовательно влиять на показатель pH среды.  Поэтому нами было проведено определение показателя pH талой воды.

Рисунок 2.13- Зависимость рН талой воды от расстояния.

Как видно из графической зависимости на рисунке 2.13 на расстоянии от 5 до 15 метров показатель pH изменяется в интервале от 5,2 – 7,08 (от кислой среды к нейтральной среде), это зависит от содержания кислотообразующих оксидов в снежном покрове.

Таким образом, приведенные графические зависимости концентрации  загрязняющих веществ показывают, что  приоритетной примесью на расстоянии 5,10 и 15  метров, являются гидрокарбонаты (200,3 мг/л, 136,3 мг/л, 136,2 мг/л).

 

 

 

2.3 Интегральная  оценка загрязнения атмосферных  осадков

При исследовании антропогенного воздействия загрязняющих веществ на снежный покров необходимым является комплексная оценка степени загрязнения  талой воды. О химическом загрязнении снежного покрова судят по концентрации тяжелых металлов, соединений серы и азота, хлоридов, карбонатов и гидрокарбонатов, взвешенных частиц и т.д. Поэтому степень загрязнения снежного покрова оценивается по коэффициенту концентрации (К) и по суммарному показателю химического загрязнения осадков (ПХЗ), который определяется по формуле (2.11) :