Учебно-методический комплекс дисциплины «анализ природных объектов» для специальности 5В060800 — «Экология» (стр. 14 )

Лабораторная работа 5

Сорбция тяжелых металлов в почвах.

Цель: ознакомится с процессом сорбции ТМ в почвах, выявить зависимость поглощения от типа почв и от концентрации раствора.

Оборудование:

Образцы почв: светло-каштановые, темно-каштановые, чернозем; по 100 гр. Растворы нитрата цинка и сульфата меди в концентрациях 1 ммоль, 3 ммоль, 5 ммоль; Весы технические; Ротатор; Колбы на 100 мл.; 18 шт.; Колба мерная на 0,5 л.; 2 шт.; Мерный цилиндр; 100 мл.; Калька.

Процессы поглощения газов или растворенных веществ твердыми материалами или жидкостями могут протекать по разным механизмам и носят общее название сорбции. Всего различают четыре основных сорбционных процесса: капиллярную конденсацию, хемосорбцию, абсорбцию и адсорбцию.

Капиллярная конденсация представляет собой процесс сжижения пара в порах твердого сорбента. Это вторичный процесс, который происходит под действием не адсорбционных сил, а сил притяжения молекул пара в поверхности вогнутого мениска жидкости в порах.

Хемосорбция – это процесс адсорбции, который протекает под действием сил основных валентностей, поэтому её относят к химической адсорбции.

Абсорбция – процесс поглощения газа или пара всем объемом твердого вещества или жидкости. Этот процесс состоит в проникновении молекул газа в массу сорбента и заканчивается образованием твердого или жидкого раствора.

Адсорбцией называют самопроизвольное концентрирование на твердой или жидкой поверхности раздела фаз вещества с меньшим поверхностным натяжением; изменение концентрации вещества на поверхности раздела двух фаз, обусловленное особыми свойствами поверхностного слоя.

Ход работы.

А. Зависимость сорбции от концентрации цинка и меди.

В шесть колб поместить по 5 гр. темно-каштановой почвы. В первую колбу прилить 50 мл. 1 ммоль раствора нитрата цинка, во вторую – 50 мл. 3 ммоль раствора нитрата цинка, в третью – 50 мл. 5 ммоль раствора нитрата цинка. В оставшиеся три колбы аналогично прилить растворы сульфата меди данных концентраций. Колбы подписать в соответствии с концентрациями растворов. Колбы поставить на ротатор и встряхивать в течение 30 мин. После этого дать отстояться 15 мин. и профильтровать. Определить содержание цинка и меди фотоэлектроколориметрическим методом. Рассчитать полученную концентрацию цинка и меди в растворах согласно формуле:

Рассчитать молярную концентрацию цинка и меди по формуле:

СMr = C(N)/Mr(N), ммоль/дм3, где

C(N) – концентрация цинка или меди, полученная по результатам анализа;

Mr(N) – молярная масса цинка или меди.

Рассчитать поглощенную концентрацию по формуле:

Спогл.(N) = Сисх.(N) - СMr(N), где

Сисх.(N) -  исходная концентрация цинка или меди, равная 1, 3, 5 ммоль;

СMr(N) – молярная концентрация цинка или меди.

Построить график зависимости концентрации цинка и меди от поглощенной концентрации. Сделать выводы.

Б. Конкурентные взаимоотношения цинка и меди.

В три колбы поместить по 5 гр. темно-каштановой почвы. В колбы прилить растворы согласно таблице 1.

Таблица 1.

Количество и концентрация	Номер колбы
№ 1	№ 2	№ 3
цинк	25 мл., 1 ммоль	25 мл., 3 ммоль	25 мл., 5 ммоль
мед	25 мл., 1 ммоль	25 мл., 3 ммоль	25 мл., 5 ммоль

3.  Колбы поставить на ротатор и встряхивать в течение 30 мин. После этого дать отстояться 15 мин. и профильтровать.

Определить содержание цинка и меди фотоэлектроколориметрическим методом и рассчитать поглощенную концентрацию (см. А.). Построить график зависимости концентрации цинка и меди от поглощенной концентрации. Сделать выводы.

В. Зависимость сорбции от типа почвы.

1. В 6 колб поместить по 5 гр. почвы разного типа  и прилить по 50 мл. 3 ммоль раствора цинка или меди согласно таблице 2.

Таблица 2.

Раствор цинка	Раствор меди
№ колбы	Тип почвы	№ колбы	Тип почвы
1	Светло-каштановая	4	Светло-каштановая
2	Темно-каштанова	5	Темно-каштанова
3	чернозем	6	чернозем

2.  Колбы поставить на ротатор и встряхивать в течение 30 мин. После этого дать отстояться 15 мин. и профильтровать.

3. Определить содержание цинка и меди фотоэлектроколориметрическим методом и рассчитать поглощенную концентрацию (см. А.).

4. Построить график зависимости концентрации цинка и меди от типа почвы.

Сделать выводы.

Лабораторная работа 6

Погрешности исследования и экологическая оценка.

Цель:

Задания для выполнения:

Письменно ответить на вопросы лабораторного занятия. Решить задачу по расчету предельно допустимых сбросов

Вопросы:

Дайте определение понятию погрешность, какие бывают виды погрешностей. Случайные погрешности, их характеристика и источники. Систематические погрешности, их характеристика и источники. Экологическая оценка: методы её проведения (сравнение с кларками, расчет коэффициентов опасности, накопления и концентрации). Нормативы и стандарты различных показателей природных объектов (ПДК, ДОК, ГОСТы).

Задача:

Завод плавленых сыров производительностью 60 тонн в смену работает в 1 смену.

Рассчитать:

Среднегодовой расход свежей воды (питьевой и технической) в зимний и летний периоды года. Среднегодовое количество выпускаемых в водоемы сточных вод зимой и летом. Суточные коэффициенты неравномерности водопотребления и водоотведения: Клетом = 2,5; Кзимой = 1,5. Сброс сточных вод осуществляется в реку хозяйственно-питьевого водопользования. Фактическая концентрация взвешенных веществ Ср = 535 мг/л; органических веществ (БПК) Ср = 2150 мг/л. Фоновая концентрация Сф = 20,5 г/м3 по взвешенным веществам. Установить нормативы ПДС, сделать вывод.

Количество производственных сточных вод зависит от вида предприятия, его производительности и от способа водопользования на данном предприятии (приложение).

На промышленных предприятиях водоотведение осуществляется неравномерно вследствии неравномерной загрузки оборудования по сменам, а также залпового выпуска отработанной воды из резервуаров, ванн или машин, а также специфики технологических процессов. В связи с этим при расчете объема сточных вод необходимо учитывать коэффициент часовой неравномерности водоотведения.

Расчет количества вод отводимых в канализацию на промышленных предприятиях, осуществляется по формуле:

Q = q*M*K/T,

где Q – количество производственных сточных вод, м3/ч;

q – Норма водоотведения, м3/т;

M – производительность предприятия по перерабатываемому сырью, т/см.;

K – коэффициент часовой неравномерности водоотведения;

T – количество часов работы в смену.

Неравномерность водоотведения зависит как от времени суток, так и от периода года. суточный коэффициент неравномерности водоотведения при 2-х и 3-х сменной работе летом равен 2,5 – 3, зимой при односменной работе – 1,5.

Планы занятий в рамках самостоятельной работы студентов под

руководством преподавателя (СРСП)

Задание к СРСП № 1

Тема: «Физико-химические методы анализа»

Цель: изучить характеристики основных физико-химических методов анализа

Форма контроля: беседа

Задание:

Характеристика оптических методов анализа Характеристика электрохимических методов анализа Характеристика хроматографических методов анализа

Задание к СРСП № 2

Тема: «Пестициды и другие органические загрязнители в природных объектах»

Цель: изучить литературу, ознакомится с особенностями определения пестицидов и органических загрязнителей

Форма контроля: подборка материала, обсуждение

Задание:

Классификация органических загрязнителей Опасность органических загрязнителей для объектов ОС Особенности анализа природных объектов, загрязненных пестицидами и другими органическими загрязнителями

Задание к СРСП № 3

Тема: «Анализ природных и сточных вод»

Цель: изучить литературу по данной теме, подготовиться к тестированию

Форма контроля: тестирование

Задание:

Особенности анализа сточных вод Основные методы анализа вод

Задание к СРСП № 4

Тема: «Методы обнаружения радиоактивных веществ»

Цель: изучить литературу, ознакомится с понятиями радиоактивности, альфа-, бета-, гамма – спектрометрии

Форма контроля: составление глоссария

Задание:

Особенности обнаружения радиоактивных веществ Альфа-, бета-, гамма – спектрометрия, принципы работы.

Задание к СРСП № 5

Тема: «Методы определения свинца»

Цель: изучить литературу, изучить основные методы обнаружения свинца

Форма контроля: подготовка доклада

Задание:

Краткая физико-химическая характеристика свинца. Методы качественного обнаружения свинца. Химические и  физико-химические методы обнаружения свинца (люминесцентные, электрохимические, хроматографические и др.). Основные физические методы определения свинца.

Задание к СРСП № 6

Тема: «Определение токсикантов в пищевых продуктах»

Цель: изучить литературу, написать конспект по теме, ознакомиться основными токсикантами пищевых продуктов

Форма контроля: конспект, устный опрос

Задание:

Приоритетные токсиканты пищевых продуктов Опасность токсикантов пищевых продуктов для здоровья человека Особенности анализа пищевых продуктов

Задание к СРСП № 7

Тема: «Анализ снежного покрова»

Цель: изучить литературу, составить схему по теме

Форма контроля: составление схемы, устный опрос

Задание:

1. Составить схему, отражающую основные операции и последовательность проведения анализа снежного покрова

ПЛАНЫ ЗАНЯТИЙ В РАМКАХ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ (СРС)

Задание к СРС № 1

Тема: «Классификации методов анализа природных объектов»