Химический анализ дождевой воды (стр. 1 из 2)
Исследовательская работа
Фирсов Артём Геннадьевич
11Б
Естественно-технический лицей
Саранск 2004
Введение
Дождевая вода хорошо усваивается организмом и содержит минимальное количество вредных примесей. Она способствует более качественному перевариванию и усвоению пищи. Сохраняет влагу кожи и поддерживает ее в равновесии. Но все это относится к чистой дождевой воде. В нынешних условиях состав дождевой воды зависит от того, над какой территорией образовалось облако, насколько сильно загрязнена там атмосфера. Например, соединения серы и азота, вступая в атмосфере в реакцию с водой, превращаются в кислоты и выпадают на землю в виде так называемых «кислотных» дождей. При современном экологическом неблагополучии почти каждый дождь можно назвать «кислотным». Поэтому сейчас дождевую воду нельзя не только пить, но даже мыть в ней голову и стирать белье.
Реакция организма на кислотные дожди зависит от концентрации вредных примесей в дождевой воде и времени ее воздействия. Реакции могут быть двух типов - немедленные и отсроченные. К немедленным относятся покраснение кожи, зуд. К отсроченным - выпадение волос, нарушение биохимических процессов.
В связи с этой проблемой я решил изучить химический состав дождей, которые выпадают в районе моего дома, и определить их влияние на организм человека. Также целью моей работы является выявление причин изменения химического состава дождевой воды.
1. Экология в жизни человека.
Факторы, влияющие на здоровье человека.
Кислотный дождь – это дождь рН которого меньше 5. Кислотный характер дождю придает множество химических соединений, но основными являются SO2, SO42- и NO.
Существует тесная зависимость между уровнем смертности степенью загрязнения района. При концентрации SO2 около 1 мг/м3, которая бывает зимой в Будапеште, возрастает число смертельных случаев, в первую очередь среди людей старшего поколения и лиц, страдающих заболеваниями дыхательных путей. Статистические данные показали, что такое серьезное заболевание, как ложный круп, требующее моментального вмешательства врача и распространенное среди детей, возникает по той же причине. То же самое можно сказать и ранней смертности новорожденных в Европе и Северной Америке, которая ежегодно исчисляется несколькими десятками тысяч.
Кроме оксидов серы и азота опасны для здоровья человека также аэрозольные частицы кислотного характера, содержащие сульфаты или серную кислоту. Степень их опасности зависит от размеров. Так пыль и более крупные аэрозольные частицы задерживаются в верхних дыхательных путях, а мелкие (менее 1 мкм) капли серной кислоты или частицы сульфатов могут проникать в самые дальние уголки легких.
Физиологические исследования показали, что степень воздействия прямо пропорциональна концентрации загрязняющих веществ. Однако существует пороговое значение, ниже которого даже у самых чувствительных людей не обнаруживаются какие-либо отклонения от нормы. Например, для двуокиси серы среднесуточная пороговая концентрация для здоровых людей составляет приблизительно 400 мкг/м3.
На защищенных территориях нормативы соответственно строже. В то же время ожидается, что в будущем установят еще более низкие нормативные значения. Однако опасная концентрация может оказаться еще ниже, если различные кислотные загрязняющие вещества будут усиливать воздействие друг друга, т. е. проявится синергизм. В Венгрии также установлена зависимость между загрязнением двуокисью серы и различными заболеваниями дыхательных путей (грипп, ангина, бронхит и т. д.). На отдельных загрязненных территориях Венгрии число заболеваний было в несколько раз больше, чем на контрольных территориях.
Кроме первичного прямого воздействия, естественно, на человека косвенно влияет и закисление окружающей среды. В первую очередь оно ведет к коррозии и разрушению металлов, зданий и памятников (особенно построенных из песчаника и известняка и расположенных под открытым небом).
1.2.Отрицательное влияние деятельности человека на окружающую среду.
В результате деятельности человека в атмосферу попадают значительные количества соединений серы, главным образом в виде ее двуокиси. Среди источников этих соединений на первом месте стоит уголь, сжигаемый в зданиях и на электростанциях, который дает 70% антропогенных выбросов. Содержание серы (несколько процентов) в угле достаточно велико (особенно в буром угле). В процессе горения сера превращается в сернистый газ, а часть серы остается в золе в твердом состоянии.
Содержание серы в неочищенной нефти также достаточно велико в зависимости от места происхождения (0,1-2%). При сгорании нефтяных продуктов сернистого газа образуется значительно меньше, чем при сгорании угля.
Источниками образования двуокиси серы могут быть также отдельные отрасли промышленности, главным образом металлургическая, а также предприятия по производству серной кислоты и переработке нефти. На транспорте загрязнение соединениями серы относительно незначительно, там, в первую очередь необходимо считаться с оксидами азота.
Таким образом, ежегодно в результате деятельности человека в атмосферу попадает 60-70 млн. тонн серы в виде двуокиси серы. Сравнение естественных и антропогенных выбросов соединений серы показывает, что человек загрязняет атмосферу газообразными соединениями серы в два раза больше, чем это происходит в природе.
К тому же эти соединения концентрируются в районах с развитой промышленностью, где антропогенные выбросы в несколько раз превышают естественные, т. е. главным образом в Европе и Северной Америке.
Среди антропогенных источников образования оксидов азота на первом месте стоит горение ископаемого топлива (Уголь, нефть, газ и т. д.). Во время горения в результате возникновения высокой температуры находящиеся в воздухе азот и кислород соединяются. Количество образовавшегося оксида азота NO пропорционально температуре горения. Кроме того, оксиды азота образуются в результате горения имеющихся в топливе азотосодержащих веществ. Сжигая топливо, человек ежегодно выбрасывает в воздух 12 млн. т. оксидов азота. Немного меньше оксида азота (8 млн. т. в год) поступает от двигателей внутреннего сгорания. Промышленность, выбрасывающая в воздух ежегодно 1 млн. т. оксида азота, не представляет собой серьезного источника загрязнения по сравнению с отоплением и транспортом. Таким образом, по крайней мере, 37% из почти 56 млн. т. ежегодных выбросов оксида азота образуются из антропогенных источников. Этот процент, однако, будет больше, если мы прибавим сюда продукты сжигания биомассы. Следовательно, в целом количества естественных и искусственных выбросов приблизительно одинаковы, однако последние, так же как и выбросы соединений серы, сосредоточены на ограниченных территориях Земли.
1.3. Способы защиты от кислотных дождей.
Наиболее эффективным способом защиты следует считать значительное сокращение выбросов двуокиси серы и окиси азота. Этого можно достичь несколькими методами, в том числе путем сокращения использования энергии и создания электростанций, не использующих минеральное топливо. Другие возможности уменьшения выброса загрязнений в атмосферу – удаление серы из топлива с помощью фильтров и регулирование процессов горения.
Лучше всего было бы использовать топливо с низким содержанием серы. Однако таких видов топлива очень мало. Удаление серы из мазута и угля – процесс очень сложный и дорогой, а в результате удается освободить всего 30-50% серы.
Количество оксида азота, который образуется при горении, зависит от температуры горения. Выявлено, что чем меньше температура горения, тем меньше возникает оксида азота, к тому же количество NO зависит от времени нахождения топлива в зоне горения и от избытка воздуха. Таким образом, соответствующим изменением технологии можно сократить количество выбрасываемого загрязняющего вещества.
2. Дождевая вода – показатель загрязнения атмосферы.
В ходе работы были исследованы 3 образца воды. Сбор каждого из них проводился в районе дома №36 по улице Евсевьева г. Саранска (частная застройка) следующим образом: на расстоянии от земли примерно 1 метр устанавливалась ёмкость, над которой ничего не было (деревья, крыши домов и т. д.). Затем собранную воду переливали в чистую посуду, отмечая дату сбора и направление ветра.
2.1. Определение рН среды.
pH определялся с помощью прибора «Ионометр универсальный ЭВ-74».
| Дата сбора дождевой воды | рН | Направление ветра |
| 3. 10. 2004 | 7 | западное |
| 5. 10. 2004 | 6.3 | северо-западное |
| 24.10.2004 | 6.6 | северо-западное |
2.2.Качественный анализ дождевой воды.
Для проведения качественных реакций на различные ионы отбирали некоторое количество исследуемой дождевой воды, и, создавая нужные условия, добавляли необходимый реактив.
При добавлении к данному образцу раствора ВаСl2 в среде HCl наблюдали небольшое помутнение раствора, что свидетельствует о малом содержании в исследуемом растворе сульфат-ионов.
Наличие ионов NO3- определялось добавлением дифениламина (C6H5NHC6H5) в присутствии серной кислоты. Раствор приобрел синий цвет, что говорит о присутствии нитрат-ионов.
Для определения хлорид-ионов в исследуемом образце воды добавляли раствор AgNO3 в среде азотной кислоты. Раствор слабо помутнел. Это показывает, что ионы хлора содержаться в малом количестве.
Для определения ионов ртути (Hg2+) добавляли раствор SnCl2. Наблюдали выпадение белого осадка, что говорит о содержании ионов ртути в воде.