«Определение качества природных и питьевых водкКислотность снежного покрова города Пугачева

Муниципальное общеобразовательное учреждение "Средняя общеобразовательная школа №14 им. П. А. Столыпина

 г. Пугачева Саратовской области"

Молодежный форум «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова в рамках международной конференции по итогам научно-исследовательской и производственной работы студентов»

Секция – химия

Эколого-химический проект

«Определение качества природных и питьевых вод»

Кислотность снежного покрова города Пугачева (февраль-март 2012 год)

Выполнили: Кускова Екатерина,

Пешкова Валерия,

Телегина Мария,

ученицы 9 класса

МОУ СОШ № 14

им. П. А. Столыпина

    Научный руководитель: Чугунова М. В,

 учитель химии

 МОУ СОШ № 14

им. П. А. Столыпина

Оглавление:

1. Введение………………………………………………………………………….3
2. Основная часть………………………………………………………………………………3

2.1 Методика исследования…………………………………………………………………….4

2.2 Результаты и обсуждения……………………………………………………………………… 5

1. Вывод  …………………………………………………………………………..  7
2. Список литературы …………………………………………………………… 7

Введение

     Состояние окружающей среды городов обычно оценивается по состоянию отдельных ее составляющих: атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, почв и растительного покрова, здоровья горожан. Наиболее динамичной и поэтому наиболее сложной для анализа является атмосфера, которая оказывает существенное влияние на состояние всех компонентов экосистемы. Для мониторинга атмосферы можно использовать различные объекты и методы анализа, каждый из которых имеет свои ограничения и достоинства.  

   Объективным показателем качества атмосферного воздуха в городе в зимний период времени является содержание различных загрязнителей в снежном покрове. Концентрация загрязняющих веществ в снеге на 2 - 3 порядка выше, чем в атмосферном воздухе, измерения содержания веществ могут производиться достаточно простыми методами анализа, а легкий отбор проб, не требующий специального сложного оборудования, делает метод снегосъемки еще более универсальным.

Цель: оценить состояние сезонного снежного покрова, в качестве маркерных показателей используя величину рН  талой снеговой воды;

Гипотеза: мы предполагаем, что кислотность снега в марте выше, чем в феврале.

Задачи:

1. С помощью источников информации узнать, как влияет кислотность осадков на экологию в городе;
2. С помощью pH-метра узнать уровень кислотности осадков (снега) в разных частях города: около федеральной трассы, в центре, и в местах  отдаленных от антропогенного воздействия (поля);
3. сделать вывод о влиянии стационарных и передвижных источников загрязнения на различные ландшафтные участки, расположенные в центральной части города, возле федеральной трассы  и на периферии.

                                 Основная часть

Снег – это твердые атмосферные осадки, состоящие из мелких ледяных кристалликов и их сростков (снежинок).

Образование снежинок начинается в верхних слоях тропосферы путем конденсации молекул водяного пара на так называемых ядрах конденсации, в качестве которых могут быть:

• космическая  пыль,
• продукты вулканических извержений,
• кристаллики морской соли,
• пыль, поднятая  с земли песчаными бурями,
• пыльца растений,
•  дым и сажа из труб промышленных предприятий,
• выбросы автотранспорта.

  Появляющиеся при этом кристаллы льда, не превышающие поначалу 0,1 мм, падают вниз и растут в результате конденсации на них влаги из воздуха. Белый цвет происходит от заключённого в снежинке воздуха. Свет всех возможных частот отражается на граничных поверхностях между кристаллами и воздухом и рассеивается. Снежинки состоят на 95 % из воздуха, что обуславливает низкую плотность и сравнительно медленную скорость падения (0,9 км/ч).

Количество снежинок, образующихся на планете за год, уже подсчитано. В одном кубическом метре снега находится 350 миллионов снежинок, а по всей Земле — 10 в 24 степени. Вес самой снежинки всего около миллиграмма, редко — 2…3.  А еще снежинки очищают воздух от пыли и гари:  уже при  своем образовании участвуют в очищении атмосферы от инородных примесей различного происхождения. Вот почему легко дышать во время снегопада.

    Падая, снежинки склеиваются в сложные агрегаты, в снежные хлопья, захватывая при этом частицы загрязняющих атмосферу веществ, которые, накапливаются после снегопадов в снежном покрове.  Снежный покров – это сложный конгломерат из снега, льда, воздуха, минеральных включений и других примесей, образующих в холодное время года  поверхностный слой Земной коры. Таким образом,  снежинки образуют шубу планеты. Снежный покров является буфером, задерживающим загрязнения, поэтому его можно  использовать как  маркер загрязнения  приземных слоев атмосферы. Снег - интересный и сложный объект аналитической химии.

  Основными техногенными предшественниками кислотных выпадений являются оксиды серы и азота в газовых выбросах энергетики, транспорта. Локальные выбросы летучих кислот              (соляной, плавиковой и др.) или продуктов, трансформирующихся в атмосфере в кислоты (например, муравьиную), вносят дополнительный вклад в повышение естественной кислотности.

  В регионах с выраженными кислотными выпадениями среднегодовые значения pH осадков достигают 4,1-4,4. Следует отметить, что пониженные значения  pH талой воды (4,5  и ниже) регистрируются и в фоновых регионах, удаленных как от техногенных, так и от природных источников газовых выбросов. В геохимически чистых зонах основной вклад в кислотность осадков вносит диоксид углерода (около 80%); суммарный вклад серной и азотной кислот составляет около 10%. В высокоиндустриальных на диоксид углерода приходится не более 4%, а на серную, азотную и соляную кислоты – 95% .   В России за последние 30 лет  произошло увеличение кислотности атмосферных осадков. Кислотные осадки  выпадают в районе крупных промышленных центров (Северо-западный округ, Московская область, Урал, Поволжье). Крупные промышленные центры региона можно считать постоянно действующими источниками кислотообразующих веществ, формирующими основную антропогенную нагрузку на пригородные экосистемы и определяющими состав атмосферных аэрозолей, подверженный трансграничному переносу. Активность таких источников наиболее четко выявляется при исследовании состава атмосферных выпадений города и его ближайшего пригорода.

   Мы заинтересовались, каков уровень pH снега в нашем городе. Мы провели исследование, для которого мне потребовались pH-метр и три пробы снега с каждого участка: в близи федеральной трассы, в центре города, где большое скопление людей, и в поле, месте отдаленном от человеческого воздействия.

Методика исследований

Отбор проб атмосферных осадков выполнялся: 10 февраля (27 проб) и 16  марта(27 проб)  2012 г. в городе Пугачеве вдоль федеральной трассы, в центре города и за городом (в поле 5 – 6 км от городской черты)  на одних и тех же площадках, расположенных на открытых  местах. Расположение мест отбора проб снега показано на рисунке 1

Рис.1

Пробы снега отбирали по стандартной методике после окончания снегопада пластмассовым пробоотборником на полную толщину снегового покрова. Взяты были  в каждой точке 3 пробы на расстоянии 20 м друг от друга. Образцы помещали в полиэтиленовые емкости для оттаивания при комнатной температуре.  На следующий день, после доведения температуры снеговой воды до комнатной,  с помощью pH-метра измеряли кислотность проб.

Результаты и обсуждение

В отличие от химически чистой воды атмосферные осадки в естественных условиях всегда содержат различные примеси, влияющие на рН. Благодаря наличию в атмосфере углекислого газа рН даже очень чистых осадков бывает близким к 5,6. В незагрязненной атмосфере могут присутствовать кислотообразующие вещества естественного происхождения, вследствие чего за нижний предел естественного закисления принята величина рН=5,5. Во всяком случае, рН>5,8 атмосферных осадков свидетельствует не о закислении, а о защелачивании.

Следует отметить, что осадки вымывают из атмосферы как кислотные, так и щелочные примеси, поэтому в случае их соизмеримого количества происходит нейтрализация осадков уже на момент их выпадения, и значения рН становятся равными 5,2–5,8. В результате имеет место существенная минерализация осадков при значениях рН, близких к нейтральным.

Анализы в феврале.

Сравнив показатели, мы пришли к выводу, что самая кислая среда оказалась вблизи трассы, а нейтральнее всего – в поле.

Анализы в марте.

Сравним результаты.

Сравним результат с уровнем загрязнения снега в городе в феврале: 6,63 -5,6 = 1,03

Сравним результат с уровнем загрязнения в марте: 6,59 – 5,6= 0,99

Вывод.

Как видно из представленных данных, не обнаружено существенных отличий величин рН снега как в центре города, так и федеральной трассе, и в поле. Так, все пробы  отбора имели слабощелочную реакцию, т.е. рН5,6

Проделав данную работу, проведя исследования, сравнив их между собой и с оптимальным значением pH, мы нашли подтверждение нашей гипотезы. Кислотность снега в марте выше кислотности снега в феврале. У федеральной дороги  загрязнение выше, чем в других районах города. В поле pH снежного покрова остается практически постоянной.

Использованная литература

1. Лавриненко Р.Ф. Осреднение значений рН атмосферных осадков с учетом щелочных и кислотных компонентов их состава // Мониторинг фонового загрязнения природных сред. Выпуск 6. – Л.: Гидрометеоиздат, 1990. – С. 130–139.
2. Кислотные выпадения. Долговременные тенденции. / Пер. с англ. Под ред. Ф.Я. Ровинского, В.И. Егорова – Л.: Гидрометеоиздат, 1990. – 184 с.