|
||||||||||||
|
||||||||||||
|
|||||||||
МЕНЮ
|
БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Определение степени минерализации воды в реках г. УссурийскаОпределение степени минерализации воды в реках г. УссурийскаМинистерство образования Российской Федерации Уссурийский Государственный Педагогический Институт Биолого-химический факультет Курсовая работа Определение степени минерализации воды в реках г. Уссурийска Выполнил: студент 2 курса 521 группы Русских А.М._________ Научный руководитель: к.б.н. Шишлова Т.М._________ Уссурийск, 2001 г. Содержание: Введение…………………………………………………………………3-5 Глава I. Вода на Земле, ее происхождение и состав….6-10 I.1. Классификация природных вод……………………………..…6 I.2. Минеральный состав природной воды и его влияние на гидробионтов…………………………………………………….....8 Глава II. Материалы и методы………………………………11-19 II.1. Характеристика объектов исследования……………………....11 II.2. Определение ионов Cl- аргентометрическим титрованием по Мору……………………………………………….……………12 II.3. Определение сульфат-ионов титриметрическим методом (титрованием нитратов свинца в присутствии дитизона)…..15 II.4. Определение гидрокарбонат-ионов титриметрическим методом……………………………………………………………..16 Глава III. Результаты и их обсуждение……………………...…20 Заключение и выводы………………………………………………..21 Литература……………………………………………………………….23 Введение Какое вещество является самым главным, самым важным в окружающем нас материальном мире? Ответ на этот вопрос можно дать уверенно и однозначно: природная вода. Вода – это основа всей жизни на Земле. Объем гидросферы 1389 млн. км3.
она занимает примерно 3/4 поверхности земного шара – 449,53 млн. км2 (суша Ежегодно из соленых морей и океанов Земли испаряется более 348690 км3 пресной воды. Эта атмосферная влага образует оболочку вокруг Земли, препятствующую потерям тепла в результате излучения. Без этой оболочки водяных паров температура Земли равнялась бы –184оС (Оуэн, 1977). Вода оказывает существенное влияние на формирование климата и погоды. Вода – единственное в природе минеральное вещество, которое нельзя заменить другими веществами (Алпатьев, 1983). Природные воды – это очень сложные растворы различных веществ, в отличие от химически чистой воды. Они различаются по своему химическому составу, по общей концентрации растворенных веществ и формам их соединений, по общей количественному соотношению между компонентами состава. Это обусловлено сложностью состава веществ, находящихся в природе, и от условий, в которых происходили взаимодействия этих веществ с водой. В природных водах, кроме химических соединений, присутствуют живые организмы, жизнедеятельность которых изменяет химический состав воды. Происходит создание органического вещества в процессе извлечения растительными и животными организмами из воды химических элементов и возврат химических элементов в воду после отмирания этих организмов. Существенно изменяет состав воды и деятельность человека (Юрков, 1962). Для рационального комплексного использования водных ресурсов необходим
определенный объем, качество и оперативность гидрохимической информации. Для оценки минерализации пресных вод применяется величина удельной электропроводности, которая является приблизительным показателем концентрации солей. Общее количество солей, растворенных в одном килограмме морской воды, принято называть соленостью (Подорванова, 1997). В данной курсовой работе была поставлена задача: познакомиться с
понятием «минерализация природных вод» и на основе аргентометрического и
титриметрического методов химического анализа провести количественное
определение анионов Cl-, SO42-, НCO3-, CO32- и на основе полученных
экспериментальных данных сделать вывод о степени минерализации вод рек Глава I. Вода на Земле, ее происхождение и состав I.1. Классификация природных вод По степени солености все природные воды, согласно Венецианской системе, подразделяют на: . пресные (до 0,5о/оо), . миксогалинные или солоноватые (0,5 - 30о/оо), V олигогалинные (0,5 - 5о/оо), V мезогалинные (5 - 18о/оо), V полигалинные (18 - 30о/оо) . эугалинные или морские (30 - 40о/оо), . гипергалинные или пересоленные (более 40 о/оо). К пресным водоемам относятся реки и большинство озер, к эугалинным – Как уже говорилось ранее, целью данной работы является анализ речной воды. Из отдельных ионов в речной воде преобладают карбонатные и значительно меньше ионов, образующихся при растворении сульфатов, нитратов, солей фосфора, кальция, железа, марганца, кремния и др. По классификации Алекина, речные воды делят на: . гидрокарбонатные, . сульфатные, . хлоридные. Эти воды обозначают как классы символами C, S, Cl. В пределах каждого класса выделяют три группы по эквивалентному преобладанию ионов кальция, магния или суммы натрия и калия, а в каждой группе – три типа по соотношению жесткости и щелочности (Константинов, 1986). Воды подавляющего числа рек на Земле имеют небольшую минерализацию Большинство рек России относится к гидрокарбонатному классу, реже – к
сульфатному и совсем редко – к хлоридному. Вода рек гидрокарбонатного
класса обычно слабо минерализована (как правило, до 0,2о/оо, лишь в
отдельных случаях до 1о/оо). В реках хлоридного типа соленость повышается
до 19о/оо. В пределах европейской части России соленость рек возрастает с
продвижением с севера на юго-восток, а в азиатской – с севера на юго-запад. I.2. Минеральный состав природной воды и его влияние на гидробионтов Природные воды – сложные многокомпонентные системы. Так, вода существует не в виде химического соединения, состоящего из водорода и кислорода, а представляет собой сложное тело, в состав которого помимо молекул воды входят самые разнообразные вещества. Все они играют ту или иную роль в жизни водного населения. Наибольшее экологическое значение для водных обитателей имеет степень насыщения воды различными газами, концентрация ионов минеральных солей, водородных ионов и органических веществ, состав и концентрация взвешенных веществ (Таубе, 1971). Главнейшие ионы, содержащиеся в природных водах: . катионы: Na+, K+, Ca2+, Mg2+; . анионы: HCO3-, SO42-, Cl-. В значительно меньших количествах (и не всегда) содержатся катионы Следует отметить, что поток воды в реках имеет не ламинарный Суммарную концентрацию всех минеральных ионов, имеющихся в воде, обозначают как ее соленость. Наиболее часто соленость пресных вод выражается в миллиэквивалентах, а морских вод – в граммах на 1 кг, или в промилле (о/оо). Значение минеральных ионов в жизни гидробионтов очень многогранно. Одни из них, получивших название биогенов, необходимы растениям для обеспечения процессов биосинтеза. К таким биогенам, лимитирующим рост и развитие гидрофитов, в первую очередь относятся ионы, содержащие азот, фосфор, кремний и железо (Константинов, 1986). Другое значение минеральных ионов связано с влиянием на солевой состав гидробионтов (диффузия через их наружные покровы). Суммарная концентрация ионов определяет тоничность внешней среды водных организмов, условия их осморегуляторной работы. Наконец, с повышением солености воды возрастает ее плотность и вязкость, что существенно сказывается на плавучести гидробионтов и условия их движения (Возная, 1979). Минерализация воды сильно меняется по сезонам года, заметно снижаясь во время паводков. За счет разбавления меженных вод слабоминерализованными паводковыми может даже меняться принадлежность реки к тому или иному классу. Содержание биогенов в реках сильно варьирует в зависимости от их характера и сезона года (Дерпгольц, 1979). Немаловажное значение для водных организмов имеет концентрация ионов кальция и магния, суммарное содержание которых определяет особое качество воды – жесткость. Достаточная жесткость воды – необходимое условие для существования гидробионтов с известковым скелетом. Выяснено, что специфика физиологического действия ионов
преимущественно определяется не анионами, а катионами. Некоторые ионы,
противоположно влияющие на одну и ту же функцию, называют антагонистами Хлориды по общему содержанию в природных водах занимают первое место среди анионов. Содержание их колеблется в пределах от десятых долей до тысячи и более миллиграммов на литр. Это преобладающие анионы в водах с высокой степенью минерализации. В бытовых сточных водах всегда много хлоридов. Резкое увеличение концентрации Cl- в воде указывает на загрязнение водоема сточными водами (Константинов, 1986). Сульфаты содержатся почти во всех природных водах, нередко преобладая среди анионов. Концентрация их колеблется от нескольких десятков до тысячи миллиграммов на литр. Ионы SO42- поступают в природные воды при растворении гипсовых пород, мирабилита, в результате окисления сероводорода, свободной серы и сульфидов. При большом содержании SO42- ионов (более 250 мг/л) возникает сульфатная коррозия бетона, проявляющияся в образовании соединений большего объема, чем составные части тела бетона (CaSO4.2H2O, сульфоалюмината кальция) (Дерпгольц, 1979). Карбонат-ионы содержатся в щелочных водах. Обычная питьевая вода не содержит карбонатов (Таубе, 1971). Глава II. Материалы и методы II.1. Характеристика объектов исследования Река Комаровка – левый приток р. Раздольная. Комаровка берет свое
начало в отрогах хребта Сихотэ-Алинь на высоте 380 м над уровнем моря. Длина реки 65 км. Площадь водосбора 1480 м2. Основным ее притоком является р. Раковка. Комаровка – это горно-равнинная река. Пойма реки преимущественно двусторонняя, шириной от 100 м в верховьях
до 500 - 800 – в нижнем течении. В очень большие паводки пойма затопляется
целиком, при этом глубина затопления на больших территориях достигает 3 м и
более. Особенно сильно затопляется устьевая часть близ г. Уссурийска. Река Раковка – правый приток реки Раздольная. Она берет свое начало в северной части Уссурийского заповедника, в гористой местности. Раковка – горно-равнинная река протяженностью 76 км и с площадью водосбора 812 км2. В верховьях Раковки, У слияния рек Раковка и Лихачевка, находится В центре Уссурийска Раковка сливается с Комаровкой и единым руслом с II.2. Определение ионов Cl- аргентометрическим титрованием по Мору Содержание хлоридов в воде определяется объемными методами –
меркуриметрическим и методом осаждения. Первый метод применяется при малых
концентрациях хлоридов. Он основан на связывании Cl-ионов в
малодиссоциированную соль HgCl2. сущность второго метода заключается в
связывании ионов Cl- ионами Ag+ в труднорастворимый хлорид серебра (Таубе, В данной курсовой работе был применим второй метод: в нейтральной или слабощелочной среде (рН = 7-10) осаждали хлорид-ионы титрованным раствором нитрата серебра в виде малорастворимого хлорида серебра. Произведение растворимости хлорида серебра составляет 1,56.10-10. В качестве индикатора применяли раствор хромата калия, который реагирует с избыточными ионами серебра, вызывая переход лимонно-желтой окраски в оранжево-желтую. Реактивы, необходимые для определения хлорид-ионов аргентометрическим титрованием по Мору 1. Бидистиллят; 2. Серная кислота 1н. раствор; Разбавляли 28 см3 концентрированной серной кислоты ч.д.а. дистиллированной водой до 1 дм3. 3. Едкий натр (NaOH) 1н. раствор; Растворяли 40 г NaOH ч.д.а. в бидистилляте до 1 дм3. 4. Фенолфталеин 0,5% раствор; Растворяли 0,5 г фенолфталеина в 50 см3 96%-ного этилового спирта и разбавляли 50 см3 дистиллированной воды. В раствор по каплям добавляли 0,01 н. NaOH до появления заметной розовой окраски. 5. Хромат калия 5% раствор; Растворяли 50 г K2SO4 ч.д.а. в небольшом объеме бидистиллята и
прибавляли раствор нитрата серебра до начала образования красного осадка. 6. Нитрат серебра 0,1н. раствор (0,05н. или 0,02н.); Раствор нитрата серебра готовили из расчета 16,9874 г (8,4937 г или 7. Хлорид натрия 0,1н. (0,05н. или 0,02н.); Растворяли в бидистилляте 5,8443 г (2,9221 г или 1,1689 г) NaCl ч.д.а., высушенного при 105оС и доводили объем до 1 дм3 при 20оС. Для определения брали 100 см3 профильтрованной пробы. Кислые и щелочные пробы нейтрализовали едким натром или серной кислотой по фенолфталеину, прибавив ничтожно малый избыток серной кислоты, чтобы раствор после нейтрализации был бесцветным. Затем к пробе прибавили 1 см3 раствора хромата калия и при постоянном перемешивании титровали раствором нитрата серебра до перехода лимонно-желтой окраски в оранжево-желтую. Таким же способом проводили холостое определение с бидистиллятом. Содержание хлорид ионов вычисляли по формуле: [pic]; где а - объем раствора нитрата серебра, израсходованного на титрование пробы, см3; b - объем раствора нитрата серебра, израсходованного на титрование в холостом опыте, см3; N - нормальность титрованного раствора; k - поправочный коэффициент к нормальности титрованного раствора нитрата серебра; V - объем пробы, взятой для определения, см3; 35450 - эквивалент Cl- (Подорванова, 1997). Примечание Определению мешают ионы Ва2+, Рb2+, образующие труднорастворимые хроматы, и анионы S2-, Br-, HPO42-, образующие с Ag+ труднорастворимые соли. Цветные воды предварительно коагулируют сернокислым алюминием. Во избежание температурной ошибки следует проводить определение при
одной и той же температуре (20оС). содержание Сl- в пробе воды должно быть
от 10 до 300 мг.л-1. так как точку эквивалентности при отсутствии опыта
установить довольно трудно, то рекомендуется титровать в присутствии II.3. Определение сульфат-ионов титриметрическим методом (титрованием нитратов свинца в присутствии дитизона) Содержание SO42- -ионов определяли методом титрования нитратов свинца
в присутствии дитизона. Данный метод довольно чувствительный и точный. Реактивы, необходимые для определения сульфат-ионов титриметрическим методом 1. Нитрат свинца 0,02 н. раствор; Титр этого раствора устанавливали по стандартному 0,02 н. раствору сульфата натрия. 2. Дитизон; Кристаллический дитизон смешивали с бензойной кислотой в отношении 3. Сульфат натрия 0,02 н. раствор; Растворяли 1,4204 г безводного сульфата натрия (для его приготовления кристаллический сульфат натрия нагревали в фарфоровой чашке при температуре около 100оС до тех пор, пока не остался рыхлый белый порошок) и разбавляли водой до 1 дм3. 4. Ацетон или этиловый спирт, 96%, чистый. Сульфат-ионов в пробе мало, поэтому отбирали пипеткой 50 см3 пробы, переносили в колбу для титрования и упаривали до 10-20 см3. прибавляли двойное по объему количество ацетона или этилового спирта (20-40 см3) и порошок дитизона в таком количестве, чтобы раствор стал зеленым. Затем подогревали до 50оС и титровали раствором нитрата свинца, прибавляя его из микробюретки, до перехода зеленой окраски в красно-фиолетовую. Содержание сульфат-ионов в мг/дм3 вычисляли по формуле: [pic]; где a – объем израсходованного на титрование 0,02 н. раствора нитрата свинца, см3; k – поправочный коэффициент для приведения концентрации раствора нитрата свинца к точно 0,02 н.; V – объем пробы, взятой для определения, см3; 960,6 – эквивалент SO42-. Примечание Если в исследуемой воде содержатся органические вещества (цветные воды), то предварительно воду подкисляют 1-2 мл концентрированной соляной кислотой (Таубе, 1971). II.5. Определение гидрокарбонат-ионов титреметрическим методом При одновременном присутствии в воде ионов HCO3- и CO32- определение ведут в одной пробе, нейтрализуя рабочим раствором соляной кислоты щелочность, создаваемую этими ионами. Щелочностью называют содержание в воде веществ, вступающих в реакцию с сильными кислотами, т.е. с ионами водорода. Расход кислоты выражает общую щелочность. В обычных природных водах щелочность зависит, как правило, только от гидрокарбонат-ионов щелочноземельных металлов. В этом случае значение рН воды не превышает 8,3. Общая щелочность практически тождественна карбонатной жесткости и соответствует содержанию гидрокарбонатов. Карбонат ионы содержаться в щелочных водах. Обычно питьевая вода не
содержит карбонатов. На это указывает отсутствие розовой окраски от
прибавления к пробе фенолфталеина. В этом случае в воде определяют только
гидрокарбонаты титрованием кислотой в присутствии метилоранжа (Таубе, Реактивы необходимые для определения гидрокарбонат-ионов титриметрическим методом 1. Соляная кислота 0,1 н. раствор; Разбавляли 8,5 см3 HCl (конц.) ч.д.а. дистиллированной водой до 1
дм3. Титр или поправочный коэффициент определяли по 0,1 н. раствору
карбоната натрия. Для приготовления этого раствора навеску 5,3002 г Na2CO3
ч.д.а., высушенного при 270-300оС в свежепрокипяченной и охлажденной
дистиллированной воде и разбавляли этой же водой до 1 дм3. из полученного
раствора отбирали 20 см3, разбавляли до 100 см3 прокипяченной
дистиллированной водой и титровали 0,1 н. раствором соляной кислоты. 2. Фенолфталеин 0,5% раствор; Растворяли 0,5 г фенолфталеина в 50 см3 96% этилового спирта и разбавляли 60 см3 дистиллированной воды. В раствор по каплям добавляли 0,01 н. NaOH до появления заметной розовой окраски. 3. Метиловый оранжевый 0,05% раствор; Растворяли 0,05 г натриевой соли метилового оранжевого в 100 см3 горячей дистиллированной воды, и после охлаждения фильтровали. Мерную колбу объемом 100 см3 ополаскивали два раза анализируемой водой и наполняли ее до метки. Отмеренную воду количественно (полностью) переносили в коническую колбу объемом 200-250 см3, прибавляли 2-3 капли фенолфталеина, тщательно перемешивали и оттитровывали стандартным раствором соляной кислоты (Сн = 0,1моль экв./дм3) до исчезновения розовой окраски. К оттитрованной пробе прибавляли 2-3 капли метилоранжа и титровали
стандартным раствором соляной кислоты (Сн = 0,1моль экв./дм3) до появления
оранжевой окраски. Находили объем израсходованной кислоты. За результат
анализа принимали среднее арифметическое трех параллельных определений. Содержание карбонатов вычисляли по формуле: Xco32- [pic]; где Xco32- – содержание в исследуемой воде СО32—ионов, мг.л-1; При наличии в исследуемой воде только гидрокарбонатов вычисления ведут по формуле: Xнco3- [pic]; где V2 – объем 0,1 н. HCl, израсходованный на титрование пробы воды в присутствии метилоранжа, мл; E - эквивалент НСО3- (61,018); Глава III. Результаты и их обсуждение Уровень минерализации природных пресных вод обусловлен содержанием сульфат-ионов (SO42-), карбонат (CO32-) и гидрокарбонат-ионов (HCO3-) и, в особенности, хлорид-ионов (Cl-), которые являются преобладающими анионами в водах с высокой степенью минерализации. В результате проведенных исследований были получены следующие
результаты: содержание гидрокарбонат-ионов в реке Комаровка составляет в
среднем 57,5553 мг/л, реке Раковка 68,9751 мг/л. Повышенное содержание
гидрокарбонат-ионов наблюдается в пробах, взятых в реке Раковка после УМЖК. В месте слияния Комаровки и Раковки концентрация гидрокарбонат-ионов составляет 75,6612 мг/л. Карбонат-ионов в отобранных пробах обнаружено не было: фенолфталеин не дал розовой окраски с исследуемой водой. Это позволяет сделать заключение о том, что воды Комаровки и Раковки не «щелочные». Сульфат-ионов в пробах обнаружить с помощью приведенной выше методики также не удалось. Вероятнее всего содержание сульфат-ионов выходит за пределы чувствительности данной методики. Хлориды по общему содержанию в природных водах занимают первое место
среди анионов. Содержание хлорид-ионов одинаково и в Раковке, и в Заключение и выводы В результате проведенной работы можно сделать вывод о том, что воды реки Раковка и реки Комаровка обладают достаточно низкой степенью минерализации. Согласно классификации Алекина воды рек Раковка и Комаровка, как и воды большинства рек России, можно отнести к гидрокарбонатному классу. Литература 1. Алпатьев А.М. Развитие, преобразование и охрана природной среды. Л.: Наука, 1983. Владивосток: ДВГМА, 1997. |
РЕКЛАМА
|
|||||||||||||||||
|
БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА | ||
© 2010 |