Исследовательская работа 8 класс

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа с. Ак-Чыраа Овюрского кожууна

Исследовательская работа:

Исследование качественного состава снежного покрова с Ак-Чыраа Овюрского кожууна РТ

Авторы работы: Тюлюш Айрана Кежик-ооловна 8 класс, 14 лет

МБОУ СОШ с Ак-Чыраа Овюрского кожууна РТ

Руководитель: Ооржак Оксана Чассыг-ооловна

Учитель: химии и информатики

Ак-Чыраа,2017

Введение

Образование снежинок начинается в верхних слоях тропосферы при низких отрицательных температурах воздуха путем конденсации молекул водяного пара на так называемых ядрах конденсации, когда относительная влажность воздуха достигает 100 %. Ядрами конденсации служат пылинки любого минерального состава, рассеянные в атмосфере: космическая пыль, продукты вулканических извержений, кристаллики морской соли, пыль, поднятая с земли песчаными бурями, пыльца растений, а также загрязнители атмосферы антропогенного происхождения (дым и сажа из труб домов и организаций сумона, выбросы автотранспорта, продукты различных взрывов, включая атомные). Таким образом, с самого начала своего образования снежинка включает в свой состав инородную минеральную частицу и тем самым участвует в очищении атмосферы от инородных примесей.

Снегопады очищают атмосферу от загрязнителей, но вся это грязь накапливается в снежном покрове. Во время весеннего снеготаяния она попадает в почву и реки, отравляя их. Для определения размеров этого бедствия и борьбы с ним необходимо заранее знать количество и состав загрязнителей. Этой цели можно достичь, анализируя образцы снега, взятые из снежного покрова. По химическому составу и по территориальному разносу загрязнителей ветром можно установить также источники загрязнения. Поскольку основная масса загрязнителей попадает в снежный покров из атмосферы во время снегопадов, то загрязнение снежного покрова можно использовать как индикатор загрязнения приземных слоев воздуха, которым мы дышим.

К сожалению, проблемой загрязнения снежного, покрова и его экологических свойств сейчас занимаются мало. А зря. Более того, в Кызыле и других больших городах для борьбы со снегозаносами транспортных магистралей и улиц используются далеко не безвредные химические реагенты (в основном калийные и другие соли). Этот метод считается более простым и дешевым, чем механическая уборка. Но в результате отравляются почвы и растительность в городе, отравляются жители (особенно дети), а весной с талыми водами вся этот яд сносится в реки Енисей и другие реки, впитывается в почву и там продолжает свое разрушительное действие, отравляя все живое.

Вся территория Республики Тыва в холодное время года покрывается снегом. Для нее характерно в среднем 130-140 дней в году с устойчивым снежным покровом.

Для того чтобы определить уровень загрязнения снежного покрова от источников загрязнения на территории села Ак-Чыраа Овюрского кожууна РТ мы решили провести органолептический и химический анализ талого снега.

Объект исследования: талый снег.

Цель работы: выявить уровень загрязнения снежного покрова от передвижных и стационарных источников загрязнения.

Задачи исследования:

1.изучить специальную литературу по теме исследования;

2.провести анализ талого снега по органолептическим и химическим показателям;

3.выявить уровень загрязнения среды от источников загрязнения.

Гипотеза исследования:

Снег- индикатор загрязнения воздуха.

Этапы работы:

1. Отбор проб снега и подготовка талой воды к исследованию

2.Проведение органолептического анализа талой воды

3.Проведение химического анализа талой воды

4.Анализ результатов исследования талой воды

№1 Отбор проб снега и подготовка талой воды к исследованию

Для отбора снега мы выбрали 5 точек:

Проба №1:

 Проба №2:

Проба №3:

Проба №4:

Для сравнения выбрали чистую воду из водоканала села.

Отбор проводился 4 февраля 2017г.

Отбор проб снега в данной работе не является основным, а используется лишь для сравнения органолептического и химического состава талой воды с другими источниками воды.

Процедура отбора снега для анализов имеет свои особенности.

Чтобы данные были достоверными, в одном месте отбирают три пробы. Это делается следующим образом:

1. Выбирается площадка для отбора проб, на которой можно построить треугольник со сторонами не менее 10 м (10-30 м).

2. В вершинах этого треугольника размечаются квадраты со сторонами 1м. Получается 3 таких квадрата.

3.Снег собирается методом "конверта" в этих квадратах, т.е. пробы берут по углам квадрата (4 шт.) и в центре квадрата. Всего отбирают 5 проб с каждого квадрата, которые объединяют и используют для одного определения. Три квадрата в вершинах треугольника дают 15 проб, по 5 для каждого измерения.

4. Снег берется почти на всю глубину залегания. Это делается для того, чтобы суммировать все загрязнения, накопившиеся за сезон в снегу. Снег отбирается либо цилиндром, либо лопатой или совком (мы выбрали совок).

Все 15 проб складываются в чистый полиэтиленовый пакет. Следует иметь в виду, что объем собранного снега должен быть большим, учитывая, что когда снег растает, его объем уменьшится примерно в 10 раз. Поэтому, чтобы получить, например, 1 литр талой воды надо собрать около 10 литров снега (примерно ведро).

№2 .Проведение органолептического анализа талой воды

A) Определение прозрачности талой воды:

Для определения прозрачности проб талой воды в стеклянный стакан диаметром 7см и высотой 12см наливается определенное количество воды, через которую просматривается шрифт (печатный текст). Далее сравниваем каждую пробу с контрольным образцом – чистой водой. Вода может быть прозрачной, слабо мутной, сильно мутной. Перед замером воду необходимо взболтать. Прозрачность зависит от количества взвешенных частиц органического и неорганического происхождения и определяется высотой столба воды в стакане, сквозь который начинают читаться буквы.

Б) Определение интенсивности и характера запаха талой воды:

Для определения запаха в чистый стакан объемом 200 мл наливают исследуемую воду на 2/3 объема, прикрывают чистой бумагой, осторожно взбалтывают. Затем, сдвинув со стакана бумагу, определяют запах воды. Интенсивность запаха воды (при 20° С не должна превышать двух баллов) определяем по пятибалльной системе таблицу 1и 2 см. приложение

В) Оценка цветности талой воды

Качественную оценку цветности воды можно провести путем сравнения ее с чистой водой, на фоне листа белой бумаги сравнить наблюдаемый цвет (бесцветная, светло-бурая, желтоватая, серая, мутная и т. д. )

№3.Проведение химического анализа талой воды (нам помогли лаборатория ТувГУ, студенты 3 курса по специальности биология и химия)

А) Определение кислотности:

Для определения реакции водной среды талого снега необходим универсальный индикатор, полоску которого необходимо смочить в пробе и сравнить цвет со шкалой pH. Снег может иметь как кислую, так и щелочную реакцию, в зависимости от преобладания тех или иных загрязняющих веществ. Если в снег попадают основания различных кислот, он приобретает кислотную реакцию. Присутствие соединений металлов, ароматических углеводородов защелачивает снег.

Б)Обнаружение органических веществ:

В одну пробирку наливают 5 мл дистиллированной воды, в другую – исследуемую воду. В каждую пробирку прибавляют по капле 5% перманганата калия КМnО4. В пробирке с дистиллированной водой окраска сохранится. Исчезновение окраски в исследуемой воде указывает на присутствие в ней органических веществ (иногда неорганических восстановителей).

В) Определение ионов железа Fe3+:

К 10 мл исследуемого талого снега прибавляют 1-2 капли соляной кислоты HCl, несколько капель пероксида водорода и 0,2 мл (4 капли) 50%-го раствора тиоцианата калия KNCS. Перемешивают и наблюдают за развитием окраски. Примерное содержание железа находят по таблице. Метод чувствителен, можно определить до 0,02 мг/л. Качественная реакция протекает по ионному уравнению: Fe3+ + 3NCS- = Fe(NCS) см. приложение, таблица 3

Д) Определение ионов свинца Pb2+ (качественное):

Иодид калия (KI) дает в растворе с ионами свинца характерный осадок йодида свинца PbI2.К 5 мл испытуемого раствора прибавить немного KI, после чего, добавив уксусной кислоты CH3COOH, нагреть содержимое пробирки до полного растворения первоначально выпавшего характерного желтого осадка PbI2. Охладить полученный раствор под краном, при этом PbI2 выпадет снова, но уже в виде красивых золотистых кристаллов: Pb2 +  + 2I- = PbI2 ↓

E) Определение ионов меди Cu2+ (качественное):

В фарфоровую чашку поместить 3-5 мл исследуемого талой воды, выпарить досуха, затем прибавить 1 каплю концентрированного раствора аммиака NH3. Появление интенсивно синего цвета свидетельствует о появлении меди: 2Cu2+ + 4NH4ОН = 2 [Cu(NH3)4]2+ +4H2O

Ж) Определение ионов хлора Cl- (качественное):

К 5 мл талого снега добавить 3 капли 10% раствора нитрата серебра AgNO3, подкисленного азотной кислотой HNO3. Образуется осадок или муть: Ag+ + Cl- = AgCl ↓

слабая муть – 1-10 мг/л, хлопья – 50-100 мг/л,

сильная муть – 10-50 мг/л, белый творожистый осадок > 100 мг/л.

З) Определение сульфат ионов SO42- (качественное):

К 5 мл талой воды добавить 4 капли 10% раствора соляной кислоты HCl и 4 капли 5% раствора хлорида бария BaCl2. Образуется осадок или муть: Ba2+ + SO42- = BaSO4 ↓

слабая муть – 1-10 мг/л, хлопья – 50-100 мг/л,

сильная муть – 10-50 мг/л, белый творожистый осадок > 100 мг/л.

И) Наличие нефтепродуктов:

Талую воду налить в химические стаканчики и оставить на сутки ,затем наблюдать на поверхности наличие или отсутствие плёнки.

№4 Анализ результатов исследования талой воды

Результаты определения органолептических показателей талого снега /воды:

Номер площадки	Качественные показатели
	Прозрачность	Запах при 20°С	Цветность
№ 1	Слегка мутная (27 см)	Запах замечается, если обратить на это внимание – 2 балла. Характер запаха гнилостный и землистый.	Сероватый оттенок
№  2	Слегка мутная (19см)	Запах замечается, если обратить на это внимание – 2 балла. Характер запаха землистый.	Более сероватый оттенок
№ 3	Сильно мутная (2см)	Запах обращает на себя внимание заставляет воздержаться от питья-4 балла. Характер запаха бензиновый и фенольный.	Светло бурая
№ 4	Слегка мутная (16см)	Запах обращает на себя внимание заставляет воздержаться от питья-4 балла.. Характер запаха бензиновый и нефтепродуктов	Серый оттенок
Чистая вода	прозрачная (30см)	запах не ощущается – 0 баллов	Бесцветный

Результаты химического анализа проб талого снега/воды (результаты лаборатории):

Номер площадки	рН	Органические вещества	Ион Fe3+	Ион Pb2+	Ион Cu2+	Ион Cl-	Ион SO42-	Нефтепродук-ты
№ 1	5,0	-	-	-	-	Более 100мг/л	-	-
№ 2	6,0	-	-	-	-	50-100 мг\л	-	-
№ 3	6.0	Исчезновение окраски	0.05-0.1мг/л	-	-	1-10 мг/л	1-10мг/л	Слабая пленка
№ 4	6.0	Почти обесцветилась	0.1-0.5мг/л	-	-	1-10 мг/л	-	Ярко-выраженная плёнка
Дист. вода	7.0	-	-	-	-	-	-	-

№5 Обсуждение органолептических и химических показателей.

Вывод.

1. Анализ физических свойств проб талого снега показал, что наиболее близка дистиллированной воде по прозрачности и запаху проба № 1; механический осадок присутствует в пробах № 3 и № 4 особенно велик в пробе №4, это можно объяснить выбросами, которые осуществляет подвижной автодорожный транспорт при перевозке грузов/угля, мазута.

2. Показатель рН близок к норме (для атмосферных осадков нормально рН = 5,6) во всех пробах;

3.В пробной площадке №1 обнаружено большое наличие хлорид-ионов,а желтоватый оттенок во всех пробах может означать что в снегу есть фосфаты.

4. Наличие органических веществ в пробах №3 и №4 вызвано транспортировкой по дороге органических удобрений ( трактора вывозят навоз на поля и могут проехать не только по дороге , но и  у жилых) домов. С этим же связано и появление в пробах №3 и №4 нефтяной плёнки.

5. Сульфат-ионы в пробе №3 доказали наличие сернистого газа в атмосфере над дорогой (выхлопные газы, атмосферные процессы).

6. самой чистой оказалась проба на площадке №2.

На основании проведенных исследований физических и химических свойств талого снега можно сделать вывод:

Загрязнение воздушной среды зависит от количества автотранспортных средств и влияет на здоровье населения. Снеговой покров накапливает в своём составе практически все вещества, поступающие в атмосферу и поэтому его можно рассматривать как своеобразный индикатор чистоты воздуха.

Гипотеза исследования - снег- индикатор загрязнения воздуха.-подтверждена.

Предложения по результатам работы

1.Повышение цен на воду, улучшит состояние систем доставки воды и снизит ее потери

2. Поливать огороды и участок школы ранним утром или ночью, чтобы избежать потерь на испарение

3.Крупные автотрассы располагать вдали от жилых домов.

4.Проводить озеленение населенных пунктов.

5.На автомобильном транспорте в качестве топлива использовать газ.

Список используемой литературы и материалов Интеренет-сайтов

1.                 Простейшие методы статистической обработки результатов экологических исследований /Сост. А.С.Боголюбов - М.: Экосистема, 2001.-17 с.

2.                 Вредные химические вещества. Углеводороды. Галогенпроизводные углеводородов: Справ. изд./ Под ред. В.А. Филова и др. — Л.: "Химия", 1990.-732 с.

3.                 Школьный экологический мониторинг. Учебно-методическое пособие/Под ред. Т. Я. Ашихминой.-М.: АГАР,2000.-385 c.

4.                 http://www.analizvod.ru/biblioteka/organolepticheskie_svoystva_vody.html

5.                 http://25o04lja66.ucoz.ru/load/issledovanie_po_ehkologii/1-1-0-5

6.                 Химия и охрана окружающей среды. Элективный курс– ИТД «Корифей», под ред. Баланова И.Н. 2007

7.                 Школьный экологический мониторинг. Т.Я. Ашихмина- М., «Агар», 2000.

8.                 http://biomodul.ru/ekologiya-gorod

Приложение

Пятибалльная система определения интенсивности запаха

Таблица 1.

Интенсивность запаха	Характер проявления запаха	Оценка интенсивности запаха
Нет	Запах не ощущается	0
Очень слабая	Запах сразу не ощущается, но обнаруживается при тщательном исследовании (при нагревании воды)	1
Слабая	Запах замечается, если обратить на это внимание	2
Заметная	Запах легко замечается и вызывает  неодобрительный отзыв о воде	3
Отчетливая	Запах обращает на себя внимание  и заставляет воздержаться от питья	4
Очень сильная	Запах настолько сильный, что делает воду непригодной к употреблению	5

Определение характера запаха

Таблица 2.

Характер запаха
Естественного происхождения	Искусственного происхождения
неотчетливый (или отсутствует)	неотчетливый (или отсутствует)
Землистый	нефтепродуктов (бензиновый)
Гнилостный	хлорный
Плесневый	уксусный
Торфяной	фенольный
травянистый

Примерное определение ионов Fe3+ в пробах снега

Таблица 3.

Окрашивание, видимое при рассмотрении пробирки сверху вниз на белом фоне	Примерное содержание ионов железа (Fe3+)
Отсутствие	менее 0, 05
Едва заметное желтовато-розовое	от 0, 05до 0, 1
Слабое желтовато-розовое	от 0, 1 до 0, 5
Желтовато-розовое	от 0, 5 до 1, 0
Желтовато-красное	от 1, 0 до 2, 5
Ярко-красное	более 2, 5