Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Лабораторные работы - файл Лаб №1 Качество окружающей среды.doc


Лабораторные работы
скачать (46.1 kb.)

Доступные файлы (4):

Лаб №1 Качество окружающей среды.doc95kb.11.12.2007 00:42скачать
Лаб № 4 Очистка и утилизация отходящих газов.doc72kb.11.12.2007 00:42скачать
Лаб раб 3 Твёрдые отходы.doc48kb.11.12.2007 00:36скачать
Лаб раб 6 Осн. электрохимии.doc49kb.11.12.2007 00:36скачать

содержание
Загрузка...

Лаб №1 Качество окружающей среды.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...


Тема. Качество окружающей среды.

Антропогенное воздействие на биосферу.
1. Антропогенное воздействие на атмосферу

Масса атмосферы нашей планеты невелика — всего лишь одна миллионная массы Земли. Однако ее роль в природных процессах биосферы огромна. Наличие вокруг земного шара атмосферы определяет общий тепловой режим поверхности нашей планеты, защищает её от вредного космического и ультрафиолетового излучения. Циркуляция атмосферы оказывает влияние на местные климатические условия, а через них — на режим рек, почвенно-растительный покров и на процессы рельефообразования.

Наибольшее значение для различных экосистем имеют три газа, входящих в состав атмосферы: кислород, углекислый газ и азот. Эти газы участвуют в основных биогеохимических циклах.

Негативные изменения атмосферы Земли связаны главным образом с изменением концентрации второстепенных компонентов атмосферного воздуха.

Существует два главных источника загрязнения атмосферы: естественный и антропогенный.

К основным антропогенным источникам загрязнения атмосферы относятся предприятия топливно-энергетического комплекса, транспорт, различные машиностроительные предприятия.

По данным ученых, ежегодно в мире в результате деятельности человека в атмосферу поступает 25,5 млрд т оксидов углерода, 190 млн т оксидов серы, 65 млн т оксидов азота, 1,4 млн т хлорфторуглеродов (фреонов), органические соединения свинца, углеводороды, в том числе канцерогенные (вызывающие онкологические заболевание).

Помимо газообразных загрязняющих веществ, в атмосферу поступает большое количество твердых частиц. Это пыль, копоть и сажа. Большую опасность таит загрязнение природной среды тяжелыми металлами. Свинец, кадмий, ртуть, медь, никель, цинк, хром, ванадий стали практически постоянными компонентами воздуха промышленных центров. Особенно остро стоит проблема загрязнения воздуха свинцом.

Глобальное загрязнение атмосферного воздуха сказывается на состоянии природных экосистем, особенно на зеленом покрове нашей планеты. Одним из самых наглядных показателей состояния биосферы служат леса и их состояние.

Кислотные дожди, вызываемые главным образом диоксидом серы и оксидами азота, наносят огромный вред лесным биоценозам. Установлено, что хвойные породы страдают от кислотных дождей в большей степени, чем широколиственные.

Только на территории нашей страны общая площадь лесов, пораженных промышленными выбросами, достигла 1 млн га. Значительным фактором деградации лесов в последние годы является загрязнение окружающей среды радионуклидами. Так, в результате аварии на Чернобыльской АЭС поражено 2,1 млн га лесных массивов.

Особенно сильно страдают зеленые насаждения в промышленных городах, атмосфера которых содержит большое количество загрязняющих веществ.

Воздушная экологическая проблема истощения озонового слоя, в том числе появление озоновых дыр над Антарктидой и Арктикой, связана с чрезмерным применением фреонов в производстве и быту.

^ 2. Антропогенное воздействие на литосферу

В нормальных естественных условиях все процессы, происходящие в почве, находятся в равновесии, в ней осуществляются процессы самоочищения. В результате развития хозяйственной деятельности человека происходит загрязнение, изменение состава почвы и даже ее уничтожение. В настоящее время на каждого жителя нашей планеты приходится менее одного гектара пахотной земли. И эти незначительные площади продолжают сокращаться из-за неумелой хозяйственной деятельности человека.

Громадные площади плодородных земель погибают при горнопромышленных работах, при строительстве предприятий и городов. Уничтожение лесов и естественного травянистого покрова, многократная распашка земли без соблюдения правил агротехники приводит к возникновению эрозии почвы — разрушению и смыву плодородного слоя водой и ветром. Эрозия в настоящее время стала всемирным злом. Подсчитано, что только за последнее столетие в результате водной и ветровой эрозии на планете потеряно 2 млрд га плодородных земель активного сельскохозяйственного пользования.

Одним из последствий усиления производственной деятельности человека является интенсивное загрязнение почвенного покрова. В роли основных загрязнителей почв выступают металлы и их соединения, радиоактивные элементы, а также удобрения и ядохимикаты, применяемые в сельском хозяйстве.

К наиболее опасным загрязнителям почв относят ртуть и ее соединения. Ртуть поступает в окружающую среду с ядохимикатами, с отходами промышленных предприятий, содержащими металлическую ртуть и различные ее соединения.

Еще более массовый и опасный характер носит загрязнение почв свинцом. Известно, что при выплавке одной тонны свинца в окружающую среду с отходами выбрасывается его до 25 кг. Соединения свинца используются в качестве добавок к бензину, поэтому автотранспорт является серьезным источником свинцового загрязнения. Особенно много свинца в почвах вдоль крупных автострад.

Вблизи крупных центров черной и цветной металлургии почвы загрязнены железом, медью, цинком, марганцем, никелем, алюминием и другими металла ми. Во многих местах их концентрация в десятки раз превышает ПДК.

^ Радиоактивные элементы могут попадать в почву и накапливаться в ней в результате выпадения осадков от атомных взрывов или при удалении жидких и твердых отходов промышленных предприятий, АЭС или научно-исследовательских учреждений, связанных с изучением и использованием атомной энергии. Радиоактивные вещества из почв попадают в растения, затем в организмы животных и человека, накапливаются в них.

Значительное влияние на химический состав почв оказывает современное сельское хозяйство, широко использующее удобрения и различные химические вещества для борьбы с вредителями, сорняками и болезнями растений. В настоящее время количество веществ, вовлекаемых в круговорот в процессе сельскохозяйственной деятельности, примерно такое же, что и в процессе промышленного производства. При этом с каждым годом производство и применение удобрений и ядохимикатов в сельском хозяйстве возрастает. Неумелое и бесконтрольное использование их приводит к нарушению круговорота веществ в биосфере.

Особую опасность представляют стойкие органические соединения, применяемые в качестве ядохимикатов. Они накапливаются в почве, в воде, донных отложениях водоемов. Но самое главное — они включаются в экологические пищевые цепи, переходят из почвы и воды в растения, затем в животных, а в конечном итоге попадают с пищей в организм человека.

Таким образом, естественное неравномерное распре деление химических элементов в литосфере усугубляется деятельностью человека.

^ 3. Антропогенное воздействие на гидросферу

Под загрязнением водоемов понимается снижение их биосферных функций и экономического значения в результате поступления в них вредных веществ.

Одним из основных загрязнителей воды является нефть и нефтепродукты. Нефть может попадать в воду в результате естественных ее выходов в районах залегания. Но основные источники загрязнений связаны с человеческой деятельностью; нефтедобычей, транспортировкой, переработкой и использованием нефти в качестве топлива и промышленного сырья.

Среди продуктов промышленного производства особое место по своему отрицательному воздействию на водную среду и живые организмы занимают токсичные синтетические вещества. Они находят все более широкое применение в промышленности, на транспорте, в коммунально-бытовом хозяйстве. Концентрация этих соединении в сточных водах, как правило, составляет 5—15 мг/л при ПДК 0,1 мг/л. Эти вещества могут образовывать в водоемах слой пены, особенно хорошо заметный на порогах, перекатах, шлюзах. Способность к пенообразованию у этих веществ появляется уже при концентрации 1—2 мг/л.

Из других загрязнителей необходимо назвать металлы (например, ртуть, свинец, цинк, медь, хром, олово, марганец), радиоактивные элементы, ядохимикаты, поступающие с сельскохозяйственных полей, и стоки животноводческих ферм. Наибольшую опасность для водной среды из металлов представляют ртуть, свинец и их соединения.

Расширенное производство и применение ядохимикатов на полях приводят к сильному загрязнению водоемов вредными соединениями. Загрязнение водной среды происходит в результате прямого внесения ядохимикатов при обработке водоемов для борьбы с вредителями, поступления в водоемы воды, стекающей с поверхности обработанных сельскохозяйственных угодий, при сбросе в водоёмы отходов предприятий-производителей, а также в результате потерь при транспортировке, хранении и частично с атмосферными осадками.

Наряду с ядохимикатами сельскохозяйственные стоки содержат значительное количество остатков удобрений (азота, фосфора, калия), вносимых на поля. Кроме того, большие количества органических соединений азота и фосфора попадают со стоками животноводческих ферм, а также с канализационными стоками. Повышение концентрации органических веществ в почве приводит к нарушению биологического равновесия в водоеме.

Эвтрофирование – положительное смещение продукционно-деструкционного баланса в водоёмах при избыточном поступлении биогенных питательных веществ (в основном, фосфора и азота), приводящее к повышенной продуктивности («цветению») и вторичному загрязнению воды.

^ Антропогенное эвтрофирование вызвано сбросом биогенных веществ со сточными водами и поверхностным стоком; отличается высокой скоростью процесса.

Вначале в водоеме резко увеличивается количество микроскопических водорослей. С увеличением кормовой базы возрастает количество ракообразных, рыб и других водных организмов. Затем происходит отмирание огромного количества организмов, которое приводит к расходованию всех запасов кислорода, содержащегося в воде, и накоплению сероводорода. Состав воды в водоеме меняется настолько, что он становится непригодным для существования любых организмов.

В реках, особенно с быстрым течением, концентрация небольшого количества загрязнений может снижаться благодаря способности водоёмов к самоочищению.

Самоочищение – это комплекс естественных механических, физико– химических и биохимических процессов, приводящих к восстановлению первоначальных свойств воды.

Однако некоторые вещества очень плохо или вообще не поддаются биохимическим процессам разложения и концентрируются в живых организмах: ДДТ, полихлорированные дифенилы, радиоизотопы, соединения ртути и др.

В озёрах и водохранилищах процессы самоочищения протекают менее эффективно. Очистка и замена воды в них занимает от года до ста лет. В результате избыточного антропогенного поступления фосфатов и нитратов в озёрах развиваются процессы «цветения».

Одним из видов загрязнения водоемов является тепловое загрязнение. Электростанции, промышленные предприятия часто сбрасывают подогретую воду в водоем. Это приводит к повышению в нем температуры. С повышением температуры в водоеме уменьшается количество кислорода, увеличивается токсичность загрязняющих воду примесей, нарушается биологическое равновесие.

В загрязненной воде с повышением температуры начинают бурно размножаться болезнетворные микроорганизмы и вирусы. Попав в питьевую воду, они могут вызвать вспышки различных заболеваний.

В ряде регионов важным источником пресной воды являлись подземные воды. Раньше они считались наиболее чистыми. Но в настоящее время в результате хозяйственной деятельности человека многие источники подземной воды также подвергаются загрязнению. Нередко это загрязнение настолько велико, что вода из них стала непригодной для питья.

Человечество потребляет на свои нужды огромное количество пресной воды. Основными ее потребителями являются промышленность и сельское хозяйство. Наиболее водоёмкие отрасли промышленности — горнодобывающая, сталелитейная, химическая, нефтехимическая, целлюлозно-бумажная и пищевая. На них уходит до 70% всей воды, затрачиваемой в промышленности. Главный же потребитель пресной воды — сельское хозяйство: на его нужды уходит 60—80% всей пресной воды.

В современных условиях значительно увеличиваются потребности человека в воде на коммунально-бытовые нужды. Объем потребляемой воды для этих целей зависит от региона и уровня жизни, составляя от 3 до 700 л на одного человека в сутки, в Москве, например, на каждого жителя приходится около 654 л, что является одним из самых высоких показателей в мире.

Анализ водопользования за 5-6 прошедших десятилетий показывает, что ежегодный прирост без возвратного водопотребления, при котором использованная вода теряется для природы, составляет 4— 5%. Подсчитано, что при сохранении таких темпов потребления и с учетом прироста населения и объёмов производства к 2100 г человечество может исчерпать все запасы пресной воды.

Уже в настоящее время недостаток пресной воды испытывают не только территории, которые природа обделила водными ресурсами, но и многие регионы, еще недавно считавшиеся благополучными в этом отношении. В настоящее время потребность в пресной воде не удовлетворяется у 20% городского и 75% сельского населения планеты.

Ограниченные запасы пресной воды еще больше сокращаются из-за их загрязнения. Главную опасность представляют сточные воды (промышленные, сельскохозяйственные, бытовые), поскольку значительная часть использованной воды возвращается в водные бассейны в виде сточных вод.
^ 4. Качество окружающей среды

Качество окружающей среды – это степень соответствия природных условий потребностям людей и других живых организмов.

Критерии качества:

  • высокая биологическая продуктивность популяций;

  • оптимальное соотношение видов и биомасс популяций, находящихся на разных трофических уровнях.

^ Предельно допустимая концентрация (ПДК) – максимальная концентрация примеси, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает на него вредного влияния, включая отдельные последствия, и на окружающую среду.

Максимальная разовая величина ПДК не должна допускать неприятных рефлекторных реакций человеческого организма (насморк, ощущение запахов); среднесуточная – токсического, канцерогенного, мутагенного воздействия.

Эта величина обоснована клиническими и санитарно – гигиеническими исследованиями, носит законодательный характер. В РФ ПДК соответствует самым низким значениям, которые рекомендованы Всемирной организацией здравоохранения.
Таблица 1.

ПДК некоторых вредных веществ в атмосферном воздухе и в водных объектах хозяйственно – питьевого водопользования

Вещество

ПДК

Класс опасности

В воздухе, мг/м3

В воде, мг/л

азота окислы (в пересчёте на NO2)

5




2

аммиак

0,2

2

4

анилин

0,03

0,1

2

ангидрид серный

1




2

ангидрид сернистый

10




3

бензин (топливный)

100




4

бензол

5

0,5

2

3,4 – бензпирен

0,00015




1

кислота серная

1




2

кислота соляная

5




2

кислота уксусная

5




3

медь металлическая

1/0,5

1

2

ртуть металлическая

0,0003

0,005

1

свинец и его неорганические соли

0,0007

0,03

1

сероуглерод

0,005

1

2

сероводород

10




2

соли синильной кислоты (в пересчёте на HCN)

0,3




2

спирт метиловый

5




3

спирт этиловый

1000




4

табак

3




3

окись углерода (CO)

20




4

фенол

0,3

0,001

2

хлор

1

отсутствие

2

хлористый водород (HCl)

5




2


При наличии двух и более примесей возможно проявление эффекта суммации. В этом случае необходимо учитывать совместное воздействие примесей на человека и окружающую среду.

Качество среды будет соответствовать установленным нормативам при условии, что:

,

где С1, С2 … Сn концентрации вредных веществ, обладающих эффектом суммации; ПДК1, ПДК2 … ПДКn – предельно допустимые концентрации соответствующих загрязнителей.

ПДН – предельно допустимые нагрузки, представляют собой научно обоснованный расчёт воздействия на определённый природно – территориальный комплекс. Нормативы ПДН носят региональный характер.

^ Предельно допустимые выбросы (ПДВ) – предельное количество вредного вещества, разрешаемое к выбросу от данного источника, которое не создаёт предельную концентрацию, опасную для людей, животных и растительного мира.

Нормативы ПДВ в атмосферу, водоёмы устанавливаются для каждого стационарного источника отдельно. Установление по каждому источнику загрязнения ПДВ определяется характером выбросов конкретного предприятия цеха, установки, поэтому они могут быть различны даже в рамках одного предприятия.

^ Лабораторная работа №1

Тема. Оценка качества окружающей среды.

Определение общей жёсткости воды.

Цель. Определить общую жёсткость водопроводной воды трилонометрическим методом.

  1. ^ Теоретическая часть

Природная вода всегда содержит примеси. Общая жёсткость (Нобщ) – это природное свойство воды, обусловленное наличием в ней двухвалентных катионов (главным образом кальция и магния).

Различают общую, карбонатную, постоянную и устранимую жёсткость.

Устранимая или временная (Нвр) и карбонатная (Нк) жёсткость обусловлена наличием в воде бикарбонатов кальция и магния (Ca(HCO3)2 и Mg(HCO3)2).

При кипячении бикарбонаты переходят в малорастворимые карбонаты и выпадают в осадок, что приводит к образованию накипи, а жёсткость воды уменьшается:

Ca(HCO3)2 → CaCO3↓ + CO2↑ + H2O

Но кипячение полностью не разрушает бикарбонаты, и часть их остаётся в растворе. Устранимая (временная) жёсткость показывает на сколько уменьшилась жёсткость воды за 1 час кипячения. Устранимая жёсткость всегда меньше карбонатной.

Неустранимая или постоянная (Нпост) и некарбонатная (Ннк) обусловлены всеми остальными солями (хлориды, сульфаты и др.) кальция и магния.

Воду с общей жёсткостью до 3,5 ммоль/л называют мягкой, от 3,5 до 7 ммоль/л – средней жёсткости, от 7 до 10 ммоль/л – жёсткой, свыше 10 ммоль/л.

Для питьевых целей обычно используют воду средней жёсткости, для хозяйственных и бытовых целей – мягкую воду.

Для определения общей жёсткости пользуются трилонометрическим методом. Основным рабочим раствором является трилон Б – двунатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты:

HOOСH2C CH2COONa

N - CH2 – CH2 – N

NaOOH2C CH2COOH

Определение содержания ионов кальция и магния основано на способности трилона Б образовывать с этими ионами прочные комплексные соединения в щелочной среде, замещая свободные ионы водорода на иона Ca2+ и Mg2+:

Ca2+ + Na2H2R → Na2CaR + 2H+, где R – радикал этилендиаминтетрауксусной кислоты.

  1. Экспериментальная часть

Определение общей жёсткости

В коническую колбу пипеткой отберите необходимое количество исследуемой воды (Vводы), прилейте 5 мл аммиачного буфера, 5 – 7 капель индикатора – хрома тёмно-синего. Эту смесь медленно титруйте 0,1 н. раствором трилона Б до перехода окраски из вино-красной в синюю. Опыт повторите 3 раза и для расчётов возьмите среднее значение количества трилона Б (VТБ), пошедшего на титрование.

п/п

Сн ТБ, моль/л

Vводы, мл

VТБ, мл

Нобщ, ммоль/л

1

0,1










2

0,1










3

0,1










Среднее

0,1











Сн ТБ * VТБ

Нобщ = * 1000

Vводы
Вывод.


Скачать файл (46.1 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru