Лабораторное занятие №1. Снег - индикатор чистоты воздуха

Цель занятия: оценка качества воздуха по чистоте снега

Методические рекомендации по выполнению лабораторной работы

Снеговой покров накапливает в своем составе практически все веще­ства, поступающие в атмосферу. В связи с этим снег можно рассматри­вать как своеобразный индикатор чистоты воздуха.

В зависимости от источника загрязнения изменяется состав снегового покрова. Так, вблизи котельных, железнодорожных сетей, обслуживаемых тепловозами на мазутном топливе, большого потока автотранспорта, работающего на дизельном серосодержащем топливе, а также ряда специфичных промпредприятий следует ожидать повышенное содержание соедине­ний серы. Антропогенные источники содержания соединений азота - авто­транспорт, теплоэнергетика, промпредприятия. Информативным является показатель величины рН снеговых вод. В обычном (незагрязненном) состоянии он изменяется от 5,5 до 5,8. Вблизи металлургических заводов, около ТЭЦ, котельных, как правило, рН снега имеет более высокие значе­ния, т.е. обозначает слабощелочную или щелочную среду, что связано, по-видимому, с выпадением зольных частиц, содержащих соединения гидрокарбонатов калия, кальция, магния, повышающих рН снеговой покрова воды.

Вдоль автомобильных трасс, в местах выбросов промпредприятиями продуктов сгорания с преобладанием оксидов серы, азота, углерода рН снегового уменьшается, свидетельствуя о кислотности осадков.

Ход работы

Анализ снегового покрова следует проводить один раз в конце зимнего сезона. Снег нужно брать по всей глубине его отложения в стеклянные банки (удобнее трехлитровые). Сразу же после таяния пробы, когда темпера­тура талой воды сравняется с комнатной, проводят ее анализ на следующие компоненты: соединения азота (в нитритной, нитратной и аммиакатной формах), сульфаты, некото­рые тяжелые металлы по тем методикам, которые описаны ниже (в разде­ле по анализу физико-химических свойств воды). Кроме того, определяют общее солесодержание, наличие нерастворимых веществ и кислотность снеговой воды. Общее солесодержание талой воды находят путем прибавления к 500 мл профильтрованной талой воды 5 мл 10%-ного раствора соляной кислоты с последующим выпариванием до сухого остатка и взвешиванием. Наличие нерастворимых веществ определяется

Лабораторное занятие № 2 Отбор проб воды. Определение органолептических показателей воды

Цель занятия: знакомство с методами отбора проб воды и органолептическими показателями ее качества.

Методические рекомендации по выполнению лабораторной работы

1 Отбор проб воды

Отбор проб - операция, от правильного выполнения которой во мно­гом зависит точность получаемых результатов. Отбор проб при полевых анализах необходимо планировать, намечая точки и глубины отбора, пе­речень определяемых показателей, количество воды, отбираемой для анализа, совместимость способов консервации проб для их последующе­го анализа. Чаще всего на водоеме отбираются так называемые разовые пробы. Однако при обследовании водоема может возникнуть необходи­мость отбора и серий периодических и регулярных проб - из поверхност­ного, глубинного, придонного слоев вод и т.д. Пробы могут быть отобра­ны также из подземных источников, водопровода и т.п. Усредненные данные о составе вод дают смешанные пробы.

В нормативных документах (ГОСТ 24481, ГОСТ 17.1.5.05, ИСО 5667-2 и др.) определены основные правила и рекомендации, которые следует использовать для получения репрезентативных (репрезентативной считается такая проба, которая в максимальной степени характеризует качество воды по данному показателю, является типичной и не искаженной вследствие концентрационных и др. факторов) проб. Различ­ные виды водоемов (водоисточников) обуславливают некоторые особен­ности отбора проб в каждом случае. Рассмотрим основные из них.

Пробы из рек и водных потоков отбирают для определения качест­ва воды в бассейне реки, пригодности воды для пищевого использования, орошения, для водопоя скота, рыборазведения, купания и водного спорта, установления источников загрязнения.

Для определения влияния места сброса сточных вод и вод притоков, пробы отбирают выше по течению и в точке, где произошло полное сме­шение вод. Следует иметь в виду, что загрязнения могут быть неравно­мерно распространены по потоку реки, поэтому обычно пробы отбирают в местах максимально бурного течения, где потоки хорошо перемешива­ются. Пробоотборники помещают вниз по течению потока, располагая на нужной глубине.

Пробы из природных и искусственных озер (прудов) отбирают с теми же целями, что и пробы воды из рек. Однако, учитывая длитель­ность существования озер, на первый план выступает мониторинг каче­ства воды в течение длительного периода времени - нескольких лет (в том числе в местах, предполагаемых к использованию человеком), а также установление последствий антропогенных загрязнений воды (монито­ринг ее состава и свойств). Отбор проб из озер должен быть тщательно спланирован для получения информации, к которой можно было бы при­менять статистическую оценку. Слабопроточные водоемы имеют значи­тельную неоднородность воды в горизонтальном направлении. Качество воды в озерах часто сильно различается по глубине из-за термальной стратификации, причиной которой могут быть фотосинтез в поверхност­ной зоне, подогрев воды, воздействие донных отложений и др. В боль­ших глубоких водоемах может появляться также внутренняя циркуляция. Следует отметить, что качество воды в водоемах (как озерах, так и реках) носит циклический характер, причем наблюдается суточная и се­зонная цикличность. По этой причине ежедневные пробы следует отби­рать в одно и то же время суток (например, в 12 часов), а продолжитель­ность сезонных исследований должна быть не менее 1 года, включая ис­следования серий проб, отобранных в течение каждого времени года. Это особенно важно для определения качества воды в реках, имеющих резко отличающиеся режимы - межень и паводок.

Пробы грунтовых вод отбирают для определения пригодности грун­товых вод в качестве источника питьевой воды, а также для технических или сельскохозяйственных целей; для определения влияния на качество фунтовых вод потенциально опасных хозяйственных объектов; при про­ведении мониторинга загрязнителей грунтовых вод.

Грунтовые воды изучают, отбирая пробы из артезианских скважин, колодцев, родников. Следует иметь в виду, что качество воды в различ­ных водоносных горизонтах может значительно различаться, поэтому при отборе пробы грунтовых вод следует оценить доступными способами глубину горизонта, из которого отобрана проба, возможные градиенты подземных потоков, информацию о составе подземных пород, через ко­торые пролегает горизонт. Поскольку в точке отбора пробы могут соз­даться концентрации различных примесей, отличные от их концентраций в водоносном слое, необходимо откачивать из скважины (или из родника, делая в нем углубление) воду в количестве, достаточном для обновления воды в скважине, водопроводе, углублении и т.п.

Пробы воды из водопроводных сетей отбирают в целях определе­ния общего уровня качества водопроводной воды, поиска причин загряз­нения распределительной системы, контроля степени возможного загряз­нения питьевой воды продуктами коррозии и др.

Для получения репрезентативных проб при отборе воды из водопро­водных сетей соблюдают следующие правила:

• отбор проб проводят после спуска воды в течение 10-15 мин -времени, обычно достаточного для обновления воды с накопившимися загрязнителями;

• для отбора не используют концевые участки водопроводных сетей, а также участки с трубами малого диаметра (менее 1,2 см);

• для отбора используют, по возможности, участки с турбулентным потоком - краны вблизи клапанов, изгибов;

• при отборе проб вода должна медленно течь в пробоотборную емкость до ее переполнения.

Отбор проб с целью определения состава воды (но не качества!) проводится также при изучении сточных вод, вод и пара котельных уста­новок и др. Подобные работы имеют, как правило, технологические цели, требуют от персонала специальной подготовки и соблюдения дополни­тельных правил безопасности. Полевые методы вполне (и часто весьма эффективно) могут быть использованы специалистами и в этих случаях, однако, по указанным причинам, мы не будем рекомендовать их к работе образовательным учреждениям, населению и общественности.

Пробы воды для анализа могут отбираться как непосредственно пе­ред анализом, так и заблаговременно. Для отбора проб специалисты ис­пользуют стандартные батометры либо бутыли вместимостью не менее 1 л. открывающиеся и наполняющиеся на требуемой глубине.

Посуда для отбора проб должна быть чистой. Чистота посуды обеспечивается предварительным мытьем ее горячей мыльной водой (стиральные порошки и хромовую смесь не использовать!), многократным споласкиванием чистой теплой водой. В дальнейшем для отбора проб желательно использовать одну и ту же посуду. Сосуды, предназначенные для отбора проб, предварительно тщательно моют, ополаскивают не менее трех раз отбираемой водой и закупоривают стек­лянными или пластмассовыми пробками, прокипяченными в дистилли­рованной воде. Между пробкой и отобранной пробой в сосуде оставляют воздух объемом 5-10 мл. В общую посуду отбирают пробу на анализ только тех компонентов, которые имеют одинаковые условия консерва­ции и хранения.

Отбор проб, не предназначенных для анализа сразу же (т.е. отбирае­мых заблаговременно), производится в герметично закрывающуюся стеклянную или пластмассовую (желательно фторопластовую) посуду вместимостью не менее 1 л.

Для получения достоверных результатов анализ воды следует вы­полнять, по возможности, скорее. В воде протекают процессы окисления -восстановления, сорбции, седиментации, биохимические процессы, вызванные жизнедеятельностью микроорганизмов и др. В результате некоторые компоненты могут окисляться или восстанавливаться: нитраты -до нитритов или ионов аммония, сульфаты - до сульфитов; кислород мо­жет расходоваться на окисление органических веществ и т.п. Соответственно могут изменяться и органолептические свойства воды - запах, привкус, цвет, мутность. Биохимические процессы можно замедлить, охладив воду до температуры 4-5^сС (в холодильнике).