Моу «Средняя общеобразовательная школа №8» г. Астрахани
Скачать 300.29 Kb.
|
1 2
МОУ «Средняя общеобразовательная школа № 8» г.Астрахани НЕКОТОРЫЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ПРИРОДНЫХ ВОД (на примере водоемов г. Астрахани) Выполнила: Ученица 10 «В» класса МОУ “СОШ № 8” Гасанова АлександраЭльдаровна Куратор: учитель географии МОУ «СОШ № 8» г. Астрахани Иванова Светлана Анатольевна Научный руководитель: Локтионова Елена Геннадьевна к.х.н., зав. кафедрой БЖД и экологии АГУ г. Астрахани Астрахань, 2010 СодержаниеВведение………………………………………………………………………... 3 1.Теоретическая часть………………………………………………………… .4 1.1. Загрязнение воды Нижней Волги…………………………………………4 1.2. Загрязнение городских водоемов………………………………………… 6 2. Практическая часть………………………………………………………….. 7 2.1. Определение перманганатной окисляемости……………………………. 7 2.2. Определение токсичности воды с использованием Daphnia magna ….... 9 2.3. Определение рН ………………………………………………………....... 10 2.4. Определение содержания железа (III)…………………………………….11 2.4. Материал исследования……………………………………………………12 2.5. Результаты исследования…………………………………………………..13 Литература……………………………………………………………………….19 ВведениеАстраханская область, занимающая 44,1 тыс. м2 захватывает часть Прикаспийской низменности с Волго-Ахтубинской поймой и дельтой реки Волга. Средняя температура региона в зимний период от – 6º –10ºС. В летний период - +24º - +25ºС. Количество осадков 170-250 мм в год. Для Астраханской области характерен восточный и северо-восточный перенос воздушных масс со средней скоростью ветра 8-15 м/с [1]. Характерной особенностью Астраханской области является то, что большую часть ландшафта представляет р. Волга с многочисленными рукавами (пойменными и дельтовыми протоками, ериками) старицами и озерами. Гидрографическую сеть области осложняет система озер-ильменей расположенных в зоне Западной и Восточной подстепных ильменей, а так же пресные и соленые озера полупустынной и пустынной зоны Астраханской области. В дельте реки Волга расположен город Астрахань, в связи с чем рассечен сложной гидрографической сетью, которая включает в себя систему водотоков с естественным и зарегулированным стоком. К подобным «внутренним» водоемам можно отнести проток Кутум, канал им. 1-го Мая, Приволжский и Золотой Затон и Лебединое озеро. Все эти водоемы пересекают Астрахань в разных направлениях и характеризуются малой проточностью в связи с регуляцией заполняемости и, соответственно, ограниченным взаимодействием биологических сообществ. В эти водоемы выходят трубы канализационного сброса (в ливневую канализацию наблюдаются случаю самовольного сброса бытовых вод «частного» сектора), отмечается большая загруженность мусорными отходами и трупами животных. В данных водоёмах происходят процессы круговорота органического вещества, обусловленного жизнедеятельностью биологических сообществ водоемов. Одним из основных процессов, протекающих в водоемах, особенно слабопроточных, является круговорот органического вещества, который тесно связан с круговоротом отдельных биогенов (углерода, азота, фосфора, серы, железа, и др.) и поэтому складывается из 2-х процессов: продукции и деструкции органического вещества. В водоемах, вследствие обилия растительных и животных организмов в водоемах, а также вследствие приноса аллохтонного органического вещества может происходить отрицательный биотический баланс и вследствие этого возникать превышающее обилие одного из видов биологических объектов. Спуск в водоемы сточных вод современной индустрии резко меняет ход обычных микробиологических процессов, их обеднение и даже гибель. Довольно часто состав индустриальных вод оказывает тормозящее действие на биоценозы, что ведет к весьма замедленным процессам самоочищения и длительному сохранению в воде патогенных микробов. Разложение органического вещества в водоем в той или иной форме не может оставаться безразличным для микробной жизни водоема. Основными источниками поступления органических остатков во внутренние водоемы г. Астрахани являются в большей степени разлагающиеся водные растения, а также трупы погибших животных и стоки системы канализации. Целью нашей работы явилось определение некоторых показателей качества природных вод (на примере городских водоемов г. Астрахани). Из поставленной цели вытекают следующие задачи: - изучить состояние вопроса о загрязнении вод Нижней Волги и городских водоемов г. Астрахани, пользуясь литературными данными; - изучить возможность применения обобщенных и интегральных показателей для оценки качества вод; - изучить качество воды городских водоемов, используя перманганатную окисляемость, общее содержание железа и биотоксичность для воды городских водоемов г. Астрахани. Предмет исследования: качество природных вод. Объект исследования: городские водоемы г. Астрахани. Методы исследования: обзор источников информации, химический (перманганатометрическое титрование), физико-химический (фотоэлектроколориметрия), билогический (биотестирование). Практическая значимость: определены некоторые показатели качества воды городских водоемов. 1. Теоретическая часть 1.1. Загрязнение воды Нижней Волги Проблема охраны и комплексного использования природных ресурсов вод Нижней Волги является одной из наиболее актуальных в условиях интенсивного развития промышленности и производительных сил. Химический состав поверхностных вод формируется под воздействием совокупности природных антропогенных факторов, влияющих на направленность и глубину протекания различных процессов в толще воды, придонных водах, донных отложениях и биоте. Наиболее распространенными загрязняющими веществами в 2001 -2002 году явились нефтепродукты, фенолы, соединения меди, цинка, органические вещества [5]. Значение комплексного показателя качества вод индекс загрязненности воды (ИЗВ) в 2003 г составил 2,94, класс качества вод не изменился. Воды Нижней Волги по основному руслу характеризуются как «загрязненные» по стандартному набору ингредиентов. С учетом других компонентов загрязнения качество вод ухудшилось. Любой вид загрязнений пагубно влияет на рыбохозяйственные водоемы. К настоящему времени окончательно доказано отсутствие способности рыб, как и других позвоночных, к адаптации к токсикантам в течение индивидуальной жизни, а имеющее место повышение токсикорезистентности под влиянием контакта с малыми концентрациями ядов носит кратковременный характер и является лишь первым проявлением интоксикационного воздействия, сменяющегося фазой истощения и последующей гибели. Загрязнения водоемов нарушают среду обитания рыб: изменяется физико-химический состав воды, повышается ее мутагенность до величин, опасных не только для гидробионтов, но и для человека; благодаря хозяйственной деятельности человека выводятся из строя нерестилища, нарушается нормальный ход развития икры и личинок, ухудшаются условия зимовки рыб, нарушаются пути их миграции, уничтожается кормовая база. Вследствие этого снижается рыбопродуктивность водоемов, сокращаются уловы. О тяжелой экологической обстановке на внутренних водоемах свидетельствует и тот факт, что в большинстве их содержание вредных веществ превышает рыбохозяйственные ПДК. Развивая на берегах Волги и в ее бассейне гигантское хозяйство, водные ресурсы этого бассейна составляют всего 5% всех водных ресурсов страны. До строительства плотин вода от Рыбинска до Волгограда добегала за 50 суток, в половодье - за 30 суток, а теперь – за полтора года: 450-500 суток. Во всей гидрографической системе реки водообмен уменьшился в 12 раз. Из 150 тысяч исчезли более 30% притоков реки. Верховья многих речек и ручьев отступили от их естественных истоков на десятки километров. А сток малых рек уменьшился на 25-30%. Большинство из речек, впадавших в Волгу, забиты, загрязнены, обезлесены, разрыты, осушены. Самоочищаемость Волги снизилась в десятки раз, и она стала на большом протяжении практически антисанитарным водоемом. На некоторых участках обнаружены целые скопища химических веществ, многие из которых токсичны. Донные и взвешенные накосы, поступающие в бассейны, - раньше они удобряли пойменные и заливные земли - теперь в основном задерживаются на дне. Ежегодно в бассейн Волги сбрасывается более 7 миллиардов кубических метров загрязненных вод, причем свыше одного миллиарда вообще без очистки. 700 тысяч тонн вредных примесей выбрасываются предприятиями в воздушные просторы над Волгой. 1.2. Загрязнение воды городских водоемов Астрахань является одним из крупнейших центров рыбного промысла. Астраханская область занимает Волго-Ахтубинскую пойму, дельту реки Волги и прилегающие к ним полупустыни северо-западной части Прикаспийской низменности и северное побережье Каспийского моря. Малые реки в Астрахани находятся в ужасном состоянии. Это проток Кутум, канал им. 1 Мая, Приволжский Затон, Солянка, Царев, Казачий Ерик. Проток Царев берет начало то коренного русла р. Волги в пределах г. Астрахань и впадает в крупный проток Черная система рукава Болда. Общая протяженность реки 36 км, ширина 30-100 м, местами до 150 м, глубина 0,5 - 4 м и менее, на ямах 6 м. Расход в истоке составляет 14,2 м3/с, в устье – 3,2 м3/с. Для водотока характерна сложная гидрография из-за дробления русла, имеется три переката. В среднем течении, где сосредоточены выпуски с оросительных систем, водоток практически непрочен. Прибрежная полоса - поросшая лугово-кустарниковой растительностью, в местах сбросов проявляются тростниково-рогозные заросли. В пределах населенных пунктов берега без растительности и замусорены. Природный ландшафт прилегающих земель полностью заменен техногенным. Этот малый водоток имеет наибольшую антропогенную нагрузку. Кроме г. Астрахани, на его берегах размещены еще пять населенных пунктов, дачные массивы на протяжении 20 км. В среднем течении водотока сконцентрированы 43 сбросных, водозаборных и совмещенных насосных станций мелиоративных систем. Для протока характерны все учитываемые виды водопользования. По сочетанию природных условий и антропогенной нагрузки его природохозяйственная обстановка оценивается как очень сложная. В период исследований фоновая минерализация вод малых водотоков дельты была неоднозначной, но колебалась в узком диапазоне значений 353 - 415 мг/дм3 и превышала фоновую минерализацию в крупных рукавах. Особую группу представляют протоки Царев и Кутум, где сложной природохозяйственной обстановке сопутствует нерациональное размещение выпусков рисовых систем, в результате чего образуются зоны повышенной минерализации, причем в протоке Царев участок этой зоны засолен выше допустимых норм. Наблюдения последних лет свидетельствуют о том, что биологическая специфика вод Нижней Волги, в значительной мере определяющая качество воды, связана не только с концентрацией азота, фосфора и других биогенных элементов, но и с концентрацией токсичных тяжелых металлов меди, цинка, никеля, молибдена, свинца, ртути и других, увеличении содержании сульфатов, хлоридов, нитритов, а также загрязнений нефтепродуктами, фенолами и органическими веществами Загрязнение вод также проявляется в изменении физических и органолептических свойств, сокращении растворенного в воде кислорода воздуха, появлении радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и других загрязнителей [6]. 2. Практическая часть 2.1. Определение перманганатной окисляемости Окисляемость примесей воды обычно характеризуется величинами БПК (биологическое потребление кислорода), ХПК (химическое потребление кислорода) и ОПК (общее потребление кислорода). Окисляемость является важным обобщенным параметром качества и в настоящее время уделяется все большее внимание дальнейшему совершенствованию соответствующих методов анализа. Это вызывается как необходимостью получения надежного представления об окисляемости присутствующих компонентов, так и огромным числом (особенно – в масштабах страны) выполняемых определений и отсюда - особыми требованиями к технологичности методики измерения. Важно, что сопоставление величин содержания растворенного органического углерода и окисляемости может дать возможность ориентировочной качественной оценки классов присутствующих органических веществ. Повышенная окисляемость может указывать на загрязнение воды. Наименьшую окисляемость имеют глубокие подземные воды, относящиеся к 1-му классу. Окисляемость подземных вод, относящихся ко 2-му и 3-му классам, может быть повышена, но не более 5 и 15 мг/дм3 О2 соответственно. В грунтовых водах окисляемость обычно выше (до 2-4 мг/дм3), причем тем больше, чем выше цветность воды. Поэтому высокая окисляемость повышается до 5 – 6 мг/дм3 в реках и до 6 – 8 мг/дм3 в водохранилищах, достигая еще больших величин в водах болотного происхождения. Вода считается пригодной для хозяйственных и питьевых целей, если перманганатная окисляемость ее не превышает 3,0 мг/дм3 О2. Установлено, что с повышением содержания в воде органических веществ увеличивается и ее бактериальное загрязнение. Для пресных вод обычно пользуются методами перманганатной (по Кубелю) или бихроматной окисляемости (полной), для характеристики окисляемости природных вод, содержащих большое количество хлорид-иона, чаще всего используют перманганатную окисляемость в щелочной или нейтральной средах в модификации Б.А.Скопинцева [9]. Эти методы не обеспечивают полного окисления органических веществ [2]. Получаемые в этих условиях величины перманганатной окисляемости для большинства природных вод ниже окисляемости, полученной для тех же вод в кислой среде по методу Кубеля. Величина ХПК зависит от выбора окислителя и условий проведения анализа. Наиболее надежен и эффективен титриметрический метод с использованием дихромата калия. Метод унифицирован и принят в качестве стандартного в большинстве стран. В условиях стандартных условиях проведения анализа подавляющее большинство органических веществ окисляется на 95 - 100%. Применяемый нами метод перманганатного окисления вполне пригоден и продолжает использоваться для анализа природных, а не сточных вод. Перманганат – недостаточно сильный окислитель: окисление органических веществ проходит неполно и многие из них совсем не окисляются. Кроме того, при кипячении растворов, содержащих избыток перманганата, последний в значительной мере разлагается с образованием диоксида марганца и кислорода. Это разложение происходит как в кислой, так и в щелочной среде. Выпадающий диоксид марганца каталитически ускоряет процесс. Количество образовавшегося осадка различно в зависимости от условий и состава пробы. Поправка на холостой опыт здесь невозможна, так как при проведении холостого определения диоксида марганца обычно совсем не выпадает [4]. Определение основано на том, что KМnO4, будучи в кислой среде сильным окислителем, реагирует с присутствующими в воде восстановителями (органические вещества, соли железа, нитраты). Ион MnO4- принимает при этом 5 электронов и переходит в двухвалентный катион Mn+2 по уравнению: MnO4- + 8H+ + 5e = Mn+2 + 4H2O Избыток KMnO4 реагирует с вводимой в раствор щавелевой кислотой: 2MnO4- + 5H2C2O4 + 6H+ + = 2Mn+2 + 10CO2 + 8H2O Не вступившая в реакцию щавелевая кислота оттитровывается KMnO4 по приведенному уравнению. Точность метода 0,4 мг/дм3 О2, если окисляемость не превышает 4 мг/дм3 О2; при более высокой окисляемости - 10% [10]. В окрашенную жидкость приливают пипеткой 15 см3 0,01 н раствора H2C2O4. Содержимое колбы при этом обесцвечивается, H2C2O4 окисляется атомарным кислородом, который образуется при распаде KMnO4. Так как частично KMnO4 расходуется на окисление органических веществ в исследуемой пробе, при добавлении в пробу 15 см3 раствора H2C2O4 создается ее избыток. Не доливая бюретки с раствором KMnO4, титруют пробу до появления устойчивой слабо-розовой окраски от одной прибавленной капли KMnO4. Записывают суммарное количество KMnO4, израсходованное как на окисление органических веществ в пробе, так и на окисление 15 см3 H2C2O4. Обозначим его через А. Вычисление результатов производится по формуле: мг/дм3 О2 =  8 - эквивалентная масса кислорода; K - поправочный коэффициент к нормальности KMnO4; N - нормальность раствора KMnO4 (0,01 н) A - количество KMnO4, затраченное на окисление органических веществ и 15 см3 H2C2O4, см3; B - количество KMnO4, израсходованное на окисление 15 см3 H2C2O4, см3; V - объем пробы, взятой для анализа, см3. Поправочный коэффициент к нормальности KMnO4 вычисляют по формуле:  2.2. Биотестирование качества природных вод с использованием Daphnia magna В ходе исследований применялась методика, основанная на определении смертности и изменения плодовитости дафний при присутствии токсических веществ в исследуемой воде по сравнению с контролем [7]. Острое токсическое действие исследуемой воды на дафний определяется по их смертности за определенный период экспозиции. Критерием острой токсичности служит гибель 50% и более дафний за 96 часов в исследуемой воде при условии, что в контроле гибель не превышает 10%. При биотестировании рассчитывали процент погибших дафний в тестируемой воде по сравнению с контролем по формуле A=(Xk-Xt)·100%/Xk, где Xk- среднее арифметическое количество дафний, выживших в контроле; Xt- среднее арифметическое количество дафний, выживших в тестируемой воде. Материалом исследования служила природная вода, отобранная в разноудаленных друг от друга точках на исследуемых водоемах, эксперимент проводили не позднее 6 часов после отбора пробы. Биотестирование осуществляли в химических стаканах объемом 150-200 см3, которые заполняли исследуемой водой, в них помещали по 10 дафний, не более 24-часового возраста. Для контроля использовали водопроводную воду, которую дехлорировали путем отстаивания и аэрирования с помощью микрокомпрессоров в течение 7 суток и не оказывающую токсического действия на тест организмы. В качестве контроля использовали три параллельных серии с культивационной водой. Неподвижные особи считаются погибшими, если не начинают двигаться в течение 15 секунд после легкого покачивания стакана. Контроль оценки токсичности воды проводили по определению чувствительности используемых тест-организмов к модельному «эталонному» токсиканту- калию двухромокислому. Диапазон концентраций модельного токсиканта, при действии которого в течение 24 часов гибнет 50% дафний, составляет 0,9-2,0 мг/дм³ 2.3. Определение водородного показателя рН Величина рН природной воды служит важным показателем их кислотности или щелочности и является результатирующей величиной кислотно-основного взаимодействия ряда её минеральных и органических компонентов. В чистых или слабо загрязненных водах значение рН определяется главным образом соотношением между концентрациями свободной двуокиси углерода, бикарбонатных и карбонатных ионов. В этих случаях рН определяется от 4,5 до 8,3. Водородный показатель выражают величиной рН, представляющей собой десятичный логарифм концентрации ионов водорода, взятый с обратным знаком; рН определяют в интервале от 1 до 14. В большинстве природных вод рН находится в пределах от 6,5 до 8,5 единиц. Летом при интенсивном фотосинтезе рН может повышаться до 9,0. На величину рН оказывает влияние повышенное содержание гумусовых веществ - гуминовых кислот и фульвокислот, органических кислот, ряда гидролизующихся соединений и т.п. Данный показатель является индикатором загрязнения открытых водоемов при выпуске в них кислых или щелочных сточных вод. Определение величины рН производят сразу после отбора пробы, так как эта величина определяется взаимоотношением многих содержащихся в воде веществ, в том числе химически и биохимически неустойчивых. Консервация проб при этом не допускается. Величину рН определяют колориметрическим или электрометрическим методами, измеряя потенциал, возникающий на измерительном электроде. Каждый из методов в различных вариантах имеет свои достоинства. Электрометрический метод более точен: он позволяет производить измерения с точностью 0,05-0,02 единицы рН и даже меньше. Этот метод позволяет проводить исследования практически в любой воде независимо от её окраски, мутности, солевого состава. Колориметрические методы определения рН менее точны; погрешность их составляет 0,1 единицы рН, но они более просты и не требуют специальной аппаратуры. Эти достоинства метода могут оказываться весьма существенными при проведении анализа в полевых условиях. Их применение, однако, ограничивается водами с невысоким содержанием окрашенных веществ и взвесей. С помощью универсальной индикаторной бумаги можно определить рН с точностью до 0,2-0,3 единиц рН. Однако измерение рН цветных растворов и суспензий индикаторным способом невозможно. 2.4. Определение содержания железа (III) В поверхностных водах железо (+2) содержится в виде достаточно устойчивого гуминовокислого железа, в подземных водах встречается, главным образом, в виде бикарбоната Fe(HCO3)2. При контакте подземной воды с воздухом бикарбонат железа окисляется с образованием бурых хлопьев, придающих воде мутность и желтую окраску (если содержание железа превышает 0,3 мг/дм3). При концентрации железа выше 1 мг/дм3 вода приобретает вяжущий привкус. Высокое содержание железа ухудшает органолептические свойства воды, делает воду непригодной в маслосыродельном и текстильном производстве, усиливает размножение железоусваивающих микроорганизмов в водопроводных трубах, что ведет к зарастанию труб. В водопроводной воде содержание железа не должно превышать 0,3 мг/дм3 [21]. Данный метод определения основан на том, что сульфациловая кислота в щелочной среде (рН = 8-15) образует солями Fe (II и III), окрашенные в желтый цвет комплексные соединения следующего состава:  -3Интенсивность окраски образующихся комплексов пропорциональна концентрации железа в растворе. Ее измеряют на фотоколориметре и по величине оптической плотности определяют концентрацию железа. Определению мешают окраска и высокое содержание органических веществ. Мы проводили измерения следующим образом: 10 мл пробы вносили в колориметрическую пробирку на 25-30 см3. Прибавляли 5 мл раствора сульфациловой кислоты и 5 см3 раствора NH4OH. Перемешивали и через 10 минут измеряли оптическую плотность на фотоколориметре при длине волны 420 нм. Для построения калибровочного графика в пробирки наливали 0,1; 0,3; 0,5; 0,6; 0,8; 1,0 мл рабочего стандартного раствора, разбавляли до 10 мл дистиллированной водой и продолжали как при анализе пробы. Затем производили построение калибровочного графика. И по этому графику определяли концентрацию железа в анализируемой пробе (таблица 2, рис. 1). Таблица 2 Шкала стандартов
Результаты определения общего содержания железа в анализируемых пробах представлены в таблице 3. Таблица 3 |
1 2
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Расписание уроков для обучающихся 1 4 классов на 2012-2013 учебный... ... |  | Мкв(с)оу г. Астрахани «О(с)ош №5» Муниципальное казенное вечернее (сменное) общеобразовательное учреждение г. Астрахани «Открытая (сменная) общеобразовательная школа... |
| Моу «Карайская средняя общеобразовательная школа» Моу «Карайская средняя общеобразовательная школа» Волжского муниципального района по итогам проведения межрегионального семинара... | | Моу «Карайская средняя общеобразовательная школа» Моу «Карайская средняя общеобразовательная школа» Волжского муниципального района по итогам проведения межрегионального семинара... |
| Моу «Красногвардейская средняя общеобразовательная школа №2» Классен Светлана Викторовна, учитель математики моу «Красногвардейская средняя общеобразовательная школа №2», Оренбургская область,... | | Образовательная программа начального общего образования муниципального... «Средняя общеобразовательная школа №2 п. Пангоды» / Составитель: Прокудина И. В., заместитель директора по учебно-воспитательной... |
| Протокол заседания педагогического совета моу «Воскресенская средняя... Приказ по моу «Воскресенская средняя общеобразовательная школа»» от «30» августа 2011г | | Программа информатизации моу «Старокутушская средняя общеобразовательная школа» Моу «Старокутушская средняя общеобразовательная школа» Черемшанского муниципального района Республики Татарстан |
| Протокол заседания педагогического приказом по моу «Воскресенская... Моу «Воскресенская совета моу «Воскресенская средняя средняя общеобразовательная школа» | | Исследовательская работа на тему: «Получение и исследование свойств... Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение г. Астрахани «Средняя общеобразовательная школа №36» |
| Публичный доклад «Перспективы развития образования в моу «Перфиловская... «Перспективы развития образования в моу «Перфиловская средняя общеобразовательная школа» в ходе реализации национальной образовательной... | | Мо красноуфимский округ моу «Чатлыковская средняя общеобразовательная школа» Муниципальное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №1 г. Алексеевки Белгородской области |
| Моу "Ракитянская средняя общеобразовательная школа №1" государственная символика (устный журнал) «Городищенская средняя общеобразовательная школа №3 с углубленным изучением отдельных предметов» | | Номенклатура дел моу «средняя общеобразовательная школа №4» Г. Сорочинска Методические указания по применению примерной номенклатуры дел моу «Средняя общеобразовательная школа №4» г. Сорочинска |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение г. Астрахани «Средняя общеобразовательная школа №23» | | Публичный доклад директора муниципального бюджетного общеобразовательного... Научно- исследовательская деятельность в моу «Нижнекулойская средняя общеобразовательная школа» |
