Исследовательская работа по экологии

                    ГБОУ СОШ № 324 г. Сестрорецка Курортного района Санкт-Петербурга

             ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ПРИРОДНЫХ ОБЪЕКТОВ ГОРОДА

                                                                 СЕСТРОРЕЦКА

                                  Исследовательская работа по химии (экологии)

Авторы: Богданов Юрий Александрович (на момент выполнения работы ученик 11 класса ГБОУ СОШ № 324 Курортного района, студент 1 курса Санкт-Петербургского медицинского университета им. Мечникова

Руководитель - учитель химии Огурцова Ирина Владимировна, к.х.н.

Эл. адрес [e-mail]

Экологический мониторинг природных объектов города Сестрорецка (тезисы)

АННОТАЦИЯ.

В данной работе предоставлены результаты эколого-химических исследований ряда природных объектов г. Сестрорецка (Курортный район Санкт-Петербурга) и по полученным результатам сделаны соответствующие выводы.

Цель работы: оценить экологическое состояние ряда природных объектов (водных и почвенных) Сестрорецка с помощью химических методов.

Задачи работы:

1. Проанализировать научную литературу для выявления органолептических и  физико-химических свойств природной воды, их особенностей и влияния на физиологию человека.

2.Выбрать природные объекты в городе для исследования.

3. Подобрать и освоить методики эксперимента

       4. В соответствие с ними определить качество вод и почв исследуемых объектов в динамике – осенью и весной 2015/2016 года.

       5. Обработать полученные результаты с целью проведения статистического анализа.

       6. Проанализировать полученные результаты и сделать выводы с целью дальнейшего углубления и расширения исследований.

       Актуальность работы

С развитием цивилизации водные ресурсы стали использоваться в несоизмеримых количествах, поэтому в настоящее время становится необходимым биологическое и химическое изучение природных и сточных вод, а также почвы в непосредственной близости от водных источников в интересах охраны среды и улучшение природопользования.

       Объекты исследования:

№ 1 – вода из колонки и почва рядом с ней;

№ 2- родник у реки Сестры и почва рядом с ним;

№ 3- река Сестра, у моста и  почва рядом с ней;

№ 4- Финский залив, у пляжа и почва в том же месте;

№ 5- озеро Разлив и почва рядом с местом отбора проб воды.

       Пробы отбирались осенью 2015 года (октябрь) и весной 2016 годов (март). При взятии проб в марте 2016 года пробу № 5 взять не удалось из-за толстого слоя льда на водоеме.

       Гипотеза исследования:

       Исследуемые объекты достаточно чисты по химическому составу, скорее всего, река Сестра загрязнена в большей степени. Возможно, природные воды весной будут загрязнены в большей степени, чем осенью.

       Методики исследования.

1. Органолептические исследования - исследование объектов с помощью органов чувств: цвета, запаха, прозрачности, вкуса.

2. Химические исследования:  

2.1. качественный дробный полумикроанализ катионного и анионного состава проб воды и почвы;

2.2. количественный гравиметрический анализ нерастворимых в воде соединений; определение массы сухого остатка;

2.3. количественное титриметрическое определение временной жесткости воды;

2.4. определение кислотности проб воды и водных вытяжек почвы.

ВВЕДЕНИЕ.

        Наличие воды - важнейшее условие жизни на нашей планете. Подсчитано, что содержание воды в тканях живых организмов примерно в шесть раз превышает содержание её во всех реках земного шара. Надо ли объяснять, почему чистота источников, бережное отношение к воде являются постоянной нашей заботой. Отец русской и советской геологии академик А.П. Карпинский говорил, что нет более драгоценного ископаемого, чем вода, без которой жить нельзя. В «Основах водного законодательства» подчеркивается, что водные артерии предоставляются в пользование, прежде всего для удовлетворения питьевых и бытовых нужд населения. При этом обязательными являются бесперебойность водоснабжения, а также строгое соблюдение научно обоснованных санитарно- гигиенических нормативов. Длительное использование питьевой воды с нарушением гигиенических требований по химическому составу обуславливает развитие различных заболеваний у людей. Неблагоприятное биологическое воздействие избыточного 15 поступления в организм ряда химических веществ проявляется не только в повышении общей или специфической заболеваемости, но и в изменении отдельных показателей здоровья, свидетельствующих о начальных патологических сдвигах в организме.

       Самое страшное – то, что первыми жертвами потребления некачественной питьевой воды становятся дети. Они более восприимчивы, например, к нитратам, которые в желудке грудного ребёнка превращаются в вещества, препятствующие поглощению кислорода красными кровяными клетками. Ещё раз вспомним о том, что вода-это единственный пищевой продукт, который человек употребляет ежедневно на протяжении всей своей жизни – с первого вдоха до последнего выдоха. Для нас, жителей Курортного района, вопрос качества питьевой воды стоит очень остро. До сих пор на территории района многие поселки и город Зеленогорск обеспечиваются водой из артезианских скважин. Но ведь запасы подземных вод не безграничны и так же как и поверхностные воды подвержены загрязнению.

       Неудовлетворение качеством водопроводной воды, хотя она и не берется из озера, чистота которого вызывает определенные сомнения, заставляет людей искать другие источники водоснабжения. Сегодня жители Курортного района использую в качестве питьевой воду из источников. Большое количество родников расположено по берегам реки Сестры, Заводской, на 38^м км Приморского шоссе и у санатория «Дюны». Ранее было установлено, что вода родников соответствует требованиям ГОСТов. По своему минеральному составу и органолептическим показателям лучшей является вода родника около санатория «Дюны». Но в природе все взаимосвязано. И где гарантия, что продолжая загрязнять природу, мы не ухудшим качество воды и в наших родниках.

Методики исследования.

       Анализ воды - точно такое же химическое исследование, как и всякое другое. Оно позволяет нам узнать состав посторонних примесей, содержащихся в воде, определить их количество и решить, как с ними бороться, если они вредные. Полагается проводить анализ любой воды, которая должна послужить человеку, - из водохранилища, реки или артезианской скважины, какой бы  чистой не показалась вода, только лабораторный анализ может определить, пригодна ли она для питья.

       В своем исследовании, мы остановились на следующих показателях качества природной воды: органолептические (прозрачность, цветность, запах, взвешенные частицы, вкус, определение сухого остатка), химические (водородный показатель, жёсткость, определение содержания ионов кальция, хлора, сульфатов, ионов железа, меди, ртути, других тяжелых металлов, и наличие  органических веществ). Одновременно проводился анализ водных вытяжек  проб почв, взятых в непосредственной близости от взятия проб воды. Пробы отби- рались осенью 2015 года (октябрь) и весной 2016 годов (март).

      Ниже рассмотрены основные методы исследования, которые были нами применены.

1. Органолептические исследования - исследование объектов с помощью органов чувств: цвета, запаха, прозрачности, вкуса.

2. Химические исследования:  

А. качественный анализ катионного и анионного состава проб воды и почвы;

Б. количественный анализ нерастворимых в воде соединений; определение массы сухого остатка; определение кислотности проб воды и водных вытяжек почвы; определение временной жесткости объектов анализа.

Результаты исследований.

 I. Органолептические исследования проб воды, взятых осенью и весной, показали следующее:

 Таблица 1. Результаты органолептических исследований  проб воды

Показатели	Осень 2015 года					Весна 2016 года
Номера проб	1	2	3	4	5	1	2	3	4
прозрачность	прозрач	прозрач	мутная	прозрач	прозрач	прозрачн	прозрач	полупрозр	прозрач
мутность	отсутст	отсутсв	присутст	отсутств	отстутсв	отсутств	отсутств	небольшая	отстутсв
Запах	нет	нет	слабый затхлости	нет	нет	нет	нет	слабый неопред	нет

       Запах воды определяли при обычной температуре. Колбу емкостью 150-200 мл наполняли на ²/₃ исследуемой водой. Закрыв часовым стеклом, ее интенсивно встряхивали и затем, быстро открыв, определяли запах. Качественно запах характеризуют как “хлорный”, “землистый”, “болотный”, “нефтяной”, “ароматический”, “неопределенный” и т.д. При определении запаха воды руки и платье наблюдателя не должны иметь посторонних запахов (духов и проч.), воздух помещения должен быть чистым.

       Вкус воды не определялся.

       Запах воды обусловлен в первую очередь серо- и азотсодержащими органическими соединениями, образующимися в результате разложения органики (как правило, отмершими растениями или экскрементами) в бескислородных и малокислородных условиях.  Вода с выраженным запахом непригодна для жизни микроорганизмов, так как,  либо ядовита, либо не содержит кислорода

       Из приведенных данных таблицы 1 видно, что по органолептическим показателям требованиям, предъявляемым к водам хозяйственно-бытового назначения, соответствуют пробы из точек 1,2,4,5.

II. Результаты гидрохимических исследований и химических исследований почв.

       Методики качественного и количественного анализа воды и водных вытяжек почвы изложены в Приложении 1.

       Методики отбора проб воды, почвы и приготовления водной вытяжки почвы изложены в Приложении 2.

       Результаты качественного анализа проб воды и водных вытяжек почвы представлены в Таблицах 2 и 3.

Таблица 2. Результаты качественного катионного гидрохимического анализа проб и проб почвы

№№ проб,	восстано- вители	К+	Fe3+	Pb2+	Cu2+	NH4+	Hg2+ Bi3+ As3+	Cd2+ Co2+ Ni2+	Ca2+
1 осень	следы	-	-	-	-	-	-	-	-
1 весна	-	-	-	-	-	-	-	-	=
1 почва	-	-	-	-	-	-	-	-	следы
2 осень	-	следы	следы	-	-	-	-	-	-
2 весна	-	-	следы	-	-	-	-	-	-
2 почва	-	-	-	-	-	-	-	-	-
3 осень	-	следы	-	-	-	-	-	-	-
3 весна	-	-	-	-	-	-	-	-	-
3 почва	-	-	-	-	-	-	-	-	следы
4 осень	-	следы	-	-	-	-	-	-	-
4 весна	-	-	-	-	-	-	-	-	-
4 почва	-	-	-	-	-	-	-	-	-
5 осень	-	-	-	-	-	-	-	--	-
5 почва	-	-	-	-	-	-	-	-	следы

 Таблица 3. Результаты качественного анионного гидрохимического анализа осенних и весенних проб вод и почв

№№ проб	PO43-	Cl-	SO43-	S2-	NO3-
1 осень	-	очень незначит	незначит	-	-
1 весна	-	-	присутств	-	-
1 почва	-	-	-	-	-
2 осень	незначит	незначит	незначит	-	-
2 весна	-	-	присутств	-	-
2 почва	-	-	-	-	присутст
3 осень	незначит	-	незначит	-	-
3 весна	-	-	присутств	-	-
3 почва	-	-	-	-	присутст
4 осень	-	-	-	-	-
4 весна	-	-	присутств	-	-
4 почва		-	-	-	-
5 осень	-	-	-	-	-
5 почва	-	-	-	-	присутст

       Результаты проведенных анализов показывают отсутствие солей тяжелых и канцерогенных металлов в составе всех проб воды и почвы, и некоторое улучшение показателей по химическому составу проб весной – отсутствие хлоридов, фосфатов, но увеличение содержания сульфатов, причем во всех пробах воды. При этом сульфаты не обнаружены во всех пробах почвы.

       Результаты количественного анализа проб воды и почвы представлены в Таблице 4.

Таблица 4. Результаты количественного анализа проб воды и почвы

Номера проб	Кислотность,  рН, и характеристика воды	Масса нерастворимых в воде веществ, г/л	Масса сухого остатка, г/л	Жесткость, мг/л	Характеристика воды по величине жесткости
№ 1 осень	нейтральная	1.248	0.016	1.49	очень мягкая
№ 1 весна	нейтральная	0.195	0.014	0.65	очень мягкая
№ 1 почва, осень	нейтральная	не определялась	не определялась	4.00	мягкая
№ 2 осень	нейтральная	1.378	0.051	4.64	средней жесткости
№ 2 весна	нейтральная	0.060	0.052	4.00	мягкая
№ 2 почва, осень	нейтральная	не определялась	не определялась	10.0	жесткая
№ 3 осень	нейтральная	1.364	0.021	2.12	мягкая
№ 3 весна	нейтральная	0.186	0.210	0.55	очень мягкая
№ 3 почва, осень	нейтральная	не определялась	не определялась	3.75	мягкая
№ 4 осень	нейтральная	1.467	0.016	4.57	средней жесткости
№ 4 весна	нейтральная	0.192	0.019	5.00	средней жесткости
№ 4 почва, осень	нейтральная	не определялась	не определялась	3.15	мягкая
№ 5 осень	нейтральная	2.240	0.010	1.12	мягкая
№ 5 почва, осень	нейтральная	не определялась	не определялась	1.90	мягкая

         Результаты качественного и количественного анализа показали следующее:

1.  по органолептическим показателям требованиям, предъявляемым к водам хозяйственно-бытового назначения, не соответствует проба № 3, взятая из реки Сестры;

2.  рН всех проб воды нейтральная, то есть в ней отсутствуют растворенные соли слабых кислот или слабых оснований;

3.  следы восстановителей обнаружены только в пробе № 1, взятой из колонки;

4. катионный состав проб следующий: следы катионов калия обнаружены только в пробах №№ 2,3,4 (осенних), следы Fe³⁺ обнаружены в пробе № 2 (осенней и весенней), следы Ca²⁺ найдены в образцах почвы №№ 1,3,5.

5. анионный состав про следующий: анионы PO₄^3- идентифицированы в осенних пробах №№ 2 и 3; Cl^- в осенних пробах №№ 1 и 2;  анионы SO₄^3- в пробах №№ 1 (весна и осень), 2 (весна и осень), 3 (весна и осень), 4 (весна); анионы S^2- отсутствуют во всех пробах; анионы NO₃^- обнаружены в почвенных образцах №№ 2, 3, 4. Все анионы присутствуют в незначительных количествах.

6. масса нерастворимых в воде веществ во всех пробах, кроме № 5, примерно 1.2-1.3 г/л, причем в весенних пробах она существенно ниже. И лишь в пробе № 5 эта величина равна 2.2 г/л.

7. масса сухого остатка в пробах воды примерно 0.01 - 0.02 г/л, несколько ниже весной, в пробе № 2 0.05 г/л и весной, и осенью, и лишь в пробе № 3 масса сухого остатка весной увеличилась в 10 раз: от 0.02 до 0.21 г/мл.

8. характеристики воды по степени жесткости: пробы №№  1,3,5 мягкие и очень мягкие, причем градус жесткости уменьшается в весенних пробах; пробы №№ 2,4 средней жесткости, но проба № 2 весной стала мягкой, а проба № 4 так и осталась средней жесткости;

9. характеристика водных вытяжек почвы по степени жесткости коррелирует со степенями жесткости соответствующих проб воды, за исключением проб №№  2 (почва жесткая, а не мягкая, как вода). и № 4 - почва мягкая, а не жесткая, как вода.

ВЫВОДЫ:

1. Вода и почва возле соответствующих мест отбора проб воды в целом соответствуют объектам для хозяйственно-бытового назначения (кроме пробы № 3, взятой из реки Сестры).

2. Качество проб воды улучшилось по массе нерастворенных веществ и уровню минерализации в весеннее время по сравнению с пробами, отобранными осенью, кроме проб № 3, где минерализация выросла в 10 раз. При этом по качеству воды почти все пробы относятся к категории мягкой воды, кроме осенней пробы № 2 и пробы №4, а также водной вытяжки почвы пробы № 2.

РЕКОМЕНДАЦИИ:

1. Исследования необходимо продолжить, дополнив более современными методами исследования, расширить их глубину и охват объектов.

2. Исследования необходимо сделать более комплексными, привлечь методы биоиндикации и рассмотреть вопросы загрязнения воздуха в местах отбора проб для создания более полной и глубокой картины экологической ситуации.

3. Привлечь к проведению исследований большее количество учащихся, заинтересовать их проблемами экологической безопасности в городе.

4. Запланировать проведение экологического фестиваля в школе, посвященного вопросам охраны окружающей нас природы.

ЛИТЕРАТУРА:

1.Экологический мониторинг: Учебно-методическое пособие. Изд. 3-е, испр. и доп. / Под ред. Т.Я. Ашихминой. М.: Академический Проект, 2006. -416 с. -(«Gaudeamus»).

2.ГОСТ 17.1.5.04-81. Охраны природы. Гидросфера. Приборы и устройства для отбора, первичной обработки и хранения природных вод. Общие технические условия.

3.ГОСТ 17.4.3.01-83. Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб.

4.ГОСТ 17.4.4.02-84. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа.

5.ГОСТ 28168-89 Почвы. Отбор проб.

6. Методические разработки для большого практикума ”Методы определения качества вод”. /Сост. Мелентьева Р.Р. - Казань. -1987. - 24 с.

7. С.М.Чудновский: Улучшение качества природных вод. Учебное псобие. - Инфа-Инжененрия, 2017. - 184 с.

8. Л.С.Григорьева. Физико-химическая оценка качества и водоподготовка природных во. - АСВ, 2011. - 145 с.

9. Крешков А.П. Бессероводородные методы качественного полумикроанализ. М.: Высшая школа, 1979. - 271 с.

10. Константинова Е.А. Сравнительная оценка петербургской воды со странами Скандинавии. Доклад на 64-я международной студенческой научной конференции. ГУАП, 18 - 22 апреля 2011 г.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Методики качественного и количественного анлиза, использовании при исследовании проб воды и почвы.

  1. Качественный состав проб. Методики исследований.

1.1. Катионный состав проб.

1.1.1 Ионы кальция и магния. К 2 мл исследуемой воды приливаем несколько капель насыщенного раствора карбоната натрия. В присутствии ионов кальция и ионов магния  выпадет осадок белого цвета. Отдельно на присутствие катионов кальция проводится проба с раствором фторида натрия. При наличии ионов кальция появляется белый кристаллический осадок, нерастворимый в кислотах

1.1.2. Ионы железа Fe³⁺. В пробирку помещают 10 мл исследуемой воды, прибавляют 1 каплю концентрированной азотной кислоты, несколько капель раствора пероксида водорода и примерно 0,5 мл раствора роданида калия. При содержании ионов железа 0,1 мг/л появляется розовое окрашивание, а при более высоком - красное.

1.1.3. Ионы меди. В фарфоровую чашку поместить 3-5 мл исследуемой воды, осторожно выпарить досуха и на периферийную часть пятна нанести каплю концентрированного раствора аммиака.  Появление  интенсивно синей или фиолетовой окраски свидетельствует о присутствии ионов меди.

1.1.4. Ионы ртути. В две пробирки поместить по 1 мл исследуемой воды. В  первую пробирку добавить 1 -2 капли раствора хромата калия, а в другую 1 -2 капли раствора щёлочи. Появление красного и чёрного осадков свидетельствует о  наличии в пробе ионов ртути (I).

1.1.5. Ионы свинца. В пробирку поместить несколько миллилитров исследуемой пробы и медленно, по каплям прилить раствор щелочи. Появление белого студенистого осадка, растворяющегося в избытке щелочи, говорит о присутствии ионов свинца.

1.1.6. Проба на присутствие тяжелых металлов осуществляется с помощью раствора сульфида аммония.

1.1.7.  Катионы калия. Натрия гексанитрокобальтат (III) – Na₃[Co(NO₂)₆] дает с растворами солей калия желтый кристаллический осадок K₂Na[Co(NO₂)₆]:

2 KCl + Na₃[Co(NO₂)₆] → К₂Na[Co(NO₂)₆]↓ + 2NaCl

2 K⁺ + Na⁺ + [Co(NO₂)₆]^3‾ → K₂Na[Co(NO₂)₆] ↓

Реакцию нужно вести в слабокислой (уксусной) или нейтральной среде. Сильные кислоты разрушают реактив с выделением азотистой кислоты. Щелочная среда также недопустима, так как при действии щелочей реактив разрушается с образованием бурого осадка кобальта (III) гидроксида. Эта реакция очень чувствительна – предельное разбавление 1:13000, а предел обнаружения калия составляет 20 мкг. Реакцию используют для осаждения иона K⁺ из сыворотки при перманганатометрическом определении калия в крови.

       Нужно иметь ввиду, что ион аммония с натрия гексанитрокобальтатом (III) также дает желтый осадок и, следовательно, в присутствии иона аммония эту реакцию использовать для открытия иона калия нельзя.

1.1.8. Катионы аммония NH₄⁺  Растворы едких щелочей (NaOH, KOH) выделяют из растворов солей аммония при нагревании газообразный аммиак (реакция разложения).

 Выделяющийся аммиак обнаруживают следующими способами:

1) по характерному запаху аммиака;

2) по посинению красной лакмусовой бумажки или по покраснению бесцветной фенолфталеиновой;

3) если к отверстию пробирки поднести фильтровальную бумагу, смоченную раствором нитратом ртути (I), на ней появляется чёрное пятно вследствие выделения металлической ртути:

1.2. Анионный состав проб

1.2.1. Ионы хлора. К 2 мл исследуемой воды приливаем несколько капель раствора нитрата серебра. Помутнение воды или выпадение белого осадка служит доказательством того, что в исследуемом образце воды  присутствуют ионы хлора.

1.2.2. Сульфат – ионы. В пробирку вносят 10 мл исследуемой воды, 0,5 мл раствора соляной кислоты (1:5) и 2 мл 5%-ного раствора хлорида бария, перемешивают. По характеру выпавшего осадка определяют ориентировочное   содержание сульфатов: при отсутствии мути - концентрация сульфат-ионов менее 5 мг/л; при слабой мути, появляющейся не сразу, а через несколько минут - 5-10 мг/л; при слабой мути, появляющейся сразу после добавления хлорида бария - 10-100 мг/л; сильная, быстро оседающая муть свидетельствует о достаточно высоком содержании сульфат-ионов - более 100 мг/л.

1.2.3. Карбонат – ионы. В пробирку вносят 10 мл родниковой воды и приливают пипеткой  несколько капель 10%-ного раствора соляной кислоты. Образующийся по реакции оксид углерода (IV) выделяется в виде пузырьков. По интенсивности  их выделения судят о более или менее значительном содержании карбонатов.

1.2.4. Анионы фосфата РО₄^3-  При взаимодействии солей фосфорной кислоты с гидроксидом аммония и хлоридом магния в присутствии NH4Cl (магнезиальная смесь) образуется белый кристаллический осадок фосфата магния–аммония:

HPO₄^2- + NH₄OH + Mg²⁺ = MgNH₄PO₄ (тв) + H₂O,

растворимый в кислотах, но нерастворимый в аммиаке. Определению мешают арсенат-ионы.

Методика проведения реакции. К 2-3 каплям раствора, содержащего фосфат-ионы, прибавляют 4-5 капель магнезиальной смеси и перемешивают. Образуется белый кристаллический осадок.

1.2.5. Анионы сульфида S^2-   Из сульфидов растворимы сульфиды только щелочных металлов и аммония. Нерастворимые сульфиды имеют специфическую окраску, по которым можно определить тот или иной сульфид.
Окраска:
MnS — телесный (розовый).
ZnS — белый.
PbS — черный.
Ag₂S — черный.
CdS — лимонно-желтый.
SnS — шоколадный.
HgS (метакиноварь) — черный.
HgS (киноварь) — красный.
Sb₂S₃ — оранжевый.
Bi₂S₃ — черный.

1.2.6. Анионы нитрата NO₃^-  Нитраты в растворе не проявляют окислительных способностей. Но при подкислении раствора способны окислить, к примеру, медь (раствор подкисляют обычно разб. H₂SO₄):
3Cu + 2NO₃^- + 8H⁺ = 3Cu²⁺ + 2NO↑ + 4H₂O

2NO + О₂ = 2 NO₂↑(жeлтo-бypыe пары)

1.3.  Наличие органических веществ (или восстановителей). В пробирку поместить 1-2 мл исследуемой воды и прилить пипеткой 2-3 капли 1%-ного раствора перманганата калия. Исчезновение окраски-перманганата калия или его побурение в исследуемой воде будет указывать на присутствие в ней органических веществ.

II. Количественные методы анализа проб воды и почвы.

2.1. Определение временной жесткости воды проводилось методом титрования 20 мл пробы воды децимолярным (0,1 моль/л) раствором соляной кислоты в присутствии индикатора метилового оранжевого до перехода желтой окраски в розовую. Расчет велся по формуле (1).  В коническую колбу налили пробу воды объемом 20 мл, добавили две-три капли раствора метилового оранжевого и оттитровали пробу 0,1н  раствором соляной кислоты, до перехода желтой окраски в устойчивую оранжевую. Карбонатную жесткость рассчитали по формуле:

          V (HCl)*0,1

Ж_н =        20               (мг-экв/л)                              (1)

Ж_н – жесткость воды, мг-экв/л;

V (HCl) – объем кислоты, пошедшей на титрование, мл;

2.2.  Кислотность раствора выражается индексом рН, она определяется наличием свободных ионов водорода Н⁺; рН – это отрицательный десятичный логарифм  молярной концентрации катионов водорода). При рН = 1 раствор представляет собой сильную кислоту (как электролит в аккумуляторной батарее); рН = 7 означает нейтральную реакцию (чистая вода), а рН = 14 – это сильная щелочь. Обычная незагрязненная дождевая вода имеет рН = 5,65. рН можно определить с помощью универсальной индикаторной бумаги, сравнивая её окраску со шкалой.

2.3. Взвешенные частицы (нерастворимые в воде вещества).  Этот показатель качества воды определяют путем фильтрования определенного объема воды через бумажный фильтр и последующего высушивания осадка на фильтре в сушильном шкафу до постоянной массы.

       Для анализа  берут 500-1000 мл воды. Мы брали 1 л анализируемой пробы. Фильтр пред работой взвешивают. После фильтрования осадок с фильтром высушивают до постоянной массы при 105°С, охлаждают в эксикаторе и взвешивают.

 2.4. Сухим остатком называют остаток, полученный после выпаривания отфильтрованной пробы воды и высушенной до постоянной массы при 110-120° С.

      50-250  мл профильтрованной воды (мы брали 100 мл) выпаривают в фарфоровой чашке. Затем чашку с сухим остатком помещают в термостат при 110⁰С и сушат до постоянной массы. Величину сухого остатка (мг/г) вычисляют по формуле:  

                             m=             (m2  - m1) r 1000   

                                                                V                                                          (2)

где m1 – масса сухой чашки;

m2 – масса чашки после выпаривания воды;

V – объем воды, взятый для выпаривания.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Отбор проб воды и почвы для анализа.

I. Правила отбора проб воды для анализа.

1) В качестве емкости для отбора воды следует использовать стандартные (везде одинаковые) сосуды. Удобнее всего в наше время использовать для этих целей прозрачные 1-2 литровые пластиковые бутылки из-под минеральной воды. Предварительно их следует помыть без использования моющих средств и высушить.

2) Перед отбором пробы бутылку следует несколько раз сполоснуть отбираемой водой.

3) Воду в бутылку следует наливать под самое горлышко и закручивать пробку так, чтобы в бутылке не было пузырька воздуха.

4) Во всех источниках (кроме водопроводного крана) бутылку следует опускать в воду целиком, на 10 см ниже поверхности воды (чтобы в бутылку не попала поверхностная пленка воды).

5) В момент отбора пробы независимо от источника обязательно измеряется температура воды. Делать это можно обычным бытовым термометром, опуская его в воду на 1 минуту и считывая показатели не вынимая его из воды. При отборе пробы из-под крана головку термометра помещают в поток воды.

6) Для каждой взятой пробы сразу же на месте отбора на бутылке делается надпись, а в полевом дневнике запись о деталях отбора пробы. На бутылке достаточно несмываемым маркером (лучше заранее, пока бутылка сухая) надписать название источника и номер пробы. 

7) После отбора пробы следует соблюдать основные правила ее хранения.

II. Правила отбора проб почвы для анализа.

       Пробы почвы, в зависимости от необходимости проведения тех или иных определений, отбирают в стеклянные (пластиковые) емкости или полиэтиленовые пакеты.

Необходимым условием отбора проб почв является их предохранение от вторичного загрязнения (в том числе атмосферными осадками) на всех этапах отбора проб.

Для отбора проб почвы необходимо использовать инвентарь, изготовленный из металла (нержавеющая сталь), керамики, пластмассы и т.п. Все рабочие поверхности должны быть тщательно очищенными от загрязнений и не иметь признаков коррозии и ржавчины.

1. Разместить участок по принципу «конверта» для отбора 5 точечных проб почвы: по одной из 4 углов и 1 из центра.

2. Подготовить кусок чистого полиэтилена размером приблизительно 50х50 см.

3. Удалить растительный слой методом срезания или соскабливания.

4. В каждой точке с глубины 0-20 см провести отбор проб почвы массой от 0,5 до 1 кг (точечные пробы) и высыпать ее на полиэтилен.

5. Составить объединенную пробу путем смешивания 5 точечных проб, отобранных на одной пробной площадке.

6. Полученную объединенную пробу массой не менее 1 кг необходимо поместить в заготовленную для нее емкость и плотно закрыть.

7. Пробу необходимо доставить в лабораторию в течение суток. До доставки пробы ее необходимо хранить в темном и прохладном месте.

III. Подго овка почвы для приготовления водной вытяжки.

 В большинстве случаев для получения водных вытяжек берется навеска воздушно-сухой почвы из части ее, прошедшей через сито в 1 шт.; иногда же, а именно, когда крупнозема много и желательно знать общий запас в данной почве воднорастворимых веществ, вытяжка делается из непросеянной, но растертой почвы. Когда целью водной вытяжки ставится определение содержания в почве в данный момент тех или других растворимых в воде веществ, тогда взятый образец почвы не должен вовсе подвергаться просушиванию; в этом случае образец следует тщательно перемешать на бумаге, по возможности размельчать все комки и, определив влажность (для определения величины навески, соответствующей нужному для вытяжки количеству сухой почвы), сейчас же приготовлять водную вытяжку.

IV. Приготовление водной вытяжки почвы.

       Водные вытяжки приготовляются при самых разнообразных отношениях между количеством почвы и воды и при различном времени их взаимодействия; то и другое должно обусловливаться преследуемой целью и характером исследуемой почвы; вообще надо иметь в виду, что чем больше количество воды по сравнению с количеством почвы, тем процентно из почвы извлекается больше веществ, концентрация же вытяжки, наоборот, тем ниже; и чем дольше взаимодействие между почвою и водою, тем больше извлекает вода из почвы (гидролитическое распадение почвенных соединений и воздействие углекислоты, выделяющейся из почвы во время воздействия). Для цели, чаще всего ставящейся при водных вытяжках, - определения тех солей, которые находятся в почве в воднорастворимом состоянии, наиболее подходящими для громадного большинства почв будут следующие нормы: пятикуратное количество дистиллированной воды по отношению к весу почвы и 3-х минутное встряхивание, после которого сейчас же производится фильтрация. Относительно абсолютного количества почвы для приготовления водной вытяжки нельзя дать общих указаний; оно зависит от характера почвы и от большей или меньшей полноты предполагаемого исследования. Но если принять во внимание, что: 1) для огромного большинства почв полный анализ водной вытяжки обычными методами (весовыми и объемными) невозможен, 2) в большинстве случаев приходится ограничиваться определениями общего количества водно-растворимых соединений и общего количества воднорастворимых минеральных веществ, щелочности или кислотности, растворимого гумуса, хлора, извести и серной кислоты, то обыкновенно достаточна навеска почвы в 200 г, что и было осуществено в ходе представленной работы.