Практическая часть проекта

Для проведения практических исследований мне оказала помощьЖамбылская Лаборатория Мониторинга Загрязнения Природных Ресурсов, так как в школе нет необходимых приборов и химических реактивов.

Практические исследования велись в течении 2-х лет – с 2014 по 2015 годы.

Задачи практической части проекта:

1.Определить состояние озера на лето 2014 – 2015 года : провести анализы воды по основным видам загрязняющих веществ.

3. Провести те же анализы с рек Асса и Бериккара, чтобы определить качество воды притоков озера.

4. Провести сравнительный анализ чистоты воды озера Бийликоль и его притоков - рек Асса и Бериккара за август 2014 – 2015 годов.

Фото1

5. Провести сравнительный анализ полученных результатов в 2014 и 2015 годах относительно ПДК и относительно максимальных загрязнений озера Бийликоль в 1986 - 1989 годах, чтобы определить, как быстро происходят процессы самоочищения озера.

Для решения этих задач я выезжала на озеро Бийликоль и на реки Асса и Бериккара в августе 2014 и 2015 годов, где взяла пробы воды на анализы. (фото 1)

Часть анализов произвела непосредственно на месте – на общую минерализация и на рН.

Анализы на фториды, фосфаты и БПК5 я проводила в Жамбылской лаборатории мониторинга загрязнения природных ресурсов.

Определение общей минерализации воды

Методика измерений.

Фото.2

Удельная электропроводность показывает общую минерализацию воды, так как электрическая проводимость воды основывается на содержании ионов в воде.

Даже небольшие загрязнения воды резко увеличивают электропроводимость. Именно поэтому удельная электропроводность считается одним из важнейших показателей воды.[4]

Измерение производят сразу после отбора проб на Кондуктометре 340i. Единица измерения – сименс на метр. (фото 2)

Результаты измерений в 2014 году:

- Общая минерализация воды в Бийликоле - 1805 мг/дм3

- Общая минерализация воды в устье реки Асса- 672 мг/дм3

- Общая минерализация воды на реке Бериккара-372 мг/дм3

Результаты измерений в 2015 году:

- Общая минерализация воды в Бийликоле - 1859 мг/дм3

- Общая минерализация воды в устье реки Асса- 651мг/дм3

- Общая минерализация воды на реке Бериккара- 374 мг/дм3

Фото.3

Определение рH.Водородный показатель рН - степень её кислотности или щёлочности - определяется концентрацией водородных ионов. Определение рН проводила на приборе Иономер -360i. (фото3)

Результаты измерений рН воды в 2014 году:

- в Бийликоле - 8.4 – среда щелочная.

- в устье реки Асса- 7,9 –среда щелочная

- на реке Бериккара-8,1 -среда щелочная

Результаты измерений рН воды в 2015 году:

- в Бийликоле - 8,5

- в устье реки Асса- 7,9

- на реке Бериккара–8,20

рН воды на озере и его притоках показывает щелочную среду, но на Бийликоле выше, что указывает на превышение сульфатов и карбонатов.

Определение фторидов

Химические анализы воды с озера Бийликоль я проводила в Жамбылской лаборатории мониторинга загрязнения природных ресурсов по методу, изложенному в «Руководстве по химическому анализу поверхностных вод суши» под редакцией проф. А.Д. Семенова.

Методика определения.Фториды определяются колориметрическим методом.

(фото 4, 5, 6.)

Колориметрический метод – это определение концентрации вещества в растворе по изменению его цвета.

Ход определения

К 50 куб см исследуемой пробы приливаем 5 куб.см раствора ализаринового красного С и 2,5 куб см раствора хлорида цирконила.

Если раствор окрасился в желтый цвет, это показывает на значительное содержание фтора, а если сохранился малиновый окрас, который придает раствору ализариновый красный С, то это говорит о малом содержании фторидов или их отсутствии. [4]

Для сравнения я брала дистиллированную воду.

Как видно на фотографии 5, проба с озера Бийликоль окрасилась в желтый цвет, в то время как дистиллированная вода окрасилась в малиновый цвет. Следовательно, в пробе с озера присутствует значительное количество фтора.

Для вычисления точного содержания фтора проба колориметруется на приборе фотоэлектроколориметр Genway-6300.

Результаты измерений фторидов в 2014 году:

- в Бийликоле - 1,4 мг/дм. куб.

- в устье реки Аса– 0,6 мг/дм. куб.

- на реке Беркара–0,02 мг/дм. куб.

Результаты измерений фторидов в 2015 году:

- в Бийликоле - 1,4 мг/дм. куб.

- в устье реки Асса– 0,75 мг/дм. куб.

- на реке Бериккара-0, 02 мг/дм. куб.

Определение фосфорных соединений

Методика определения.

Фосфаты определяются аналитическим путем, методом взаимодействия фосфатов с молибдатом в кислой среде с образованием фосфоро-молибденовой кислоты.

Фото.7

Присутствие фосфатов окрашивает раствор в голубой цвет и визуально можно сказать, есть соединения фосфора в воде или нет по голубой окраске. А количество фосфора определяется окончательно на приборе Spekol-1500 колориметрическим методом. [4]

Ход определения. В колбу вместимостью 100 куб. см помещаем с помощью цилиндра 50 куб. см фильтрованной пробы воды, добавляем 10 куб.см смешанного реактива и содержимое колбы хорошо перемешиваем.

В смешанный реактив входят:

1. Раствор серной кислоты

2. Раствор молибдата аммония.

3. Раствор аскорбиновой кислоты.

4. Раствор сурьмянно-винокислого калия.

Фото.8

Раствор принимает чуть заметную голубоватую окраску, что говорит о небольшом присутствии фосфорных соединений.

(фото 7)

Через 10 – 15 минут измеряем оптическую плотность раствора на фотоэлектроколориметре Spekol -1500. (фото8)

Результаты измерений фосфатов в 2014 году:

- в Бийликоле – 0, 013 мг/ дм³

- в устье реки Аса– 0,01 мг/дм³

- на реке Беркара–0,008 мг/дм³

Результаты измерений фосфатов в 2015 году:

- в Бийликоле – 0,008 мг/ дм³

- в устье реки Асса- 0,009мг/ дм³

- на реке Бериккара-0,005 мг/ дм³

Определение биохимического потребления кислорода за 5 дней - БПК5

БПК – это количество растворенного в воде кислорода, которое расходуется на окисление под действием микроорганизмов и нестойких органических веществ, содержащихся в воде.

При анализе определяется количество кислорода, ушедшее на окисление содержащихся в единице объема воды органических веществ без доступа света при 20°С за 5 суток -БПК_5. [4]

Кислород постоянно присутствует в растворенном виде в поверхностных водах. Содержание растворенного кислорода (РК) характеризует кислородный режим водоема и имеет важное значение для его экологического и санитарного состояния. Он должен находиться в достаточном состоянии, чтобы обеспечить условия для дыхания гидробионтов. Он также необходим для самоочищения водоема, так как участвует в процессах окисления органических и других примесей, разложения отмерших организмов.

Снижение концентрации РК свидетельствует об изменении биологических процессов в водоеме, о загрязнении водоема биохимически окисляющимися веществами, а первую очередь органическими.

В поверхностных водах содержание кислорода может колебаться от 0 до 14 мг/л. В эфтотрофированных и сильно загрязненных органическими веществами водоемах может иметься значительный дефицит 02. Уменьшение его концентрации до 2 мг/л вызываем массовую гибель рыб и других гидробионтов.

ПДК для РК в рыбохозяйственных водоемах установлена 6 мг/л для ценных пород рыб и 4 мг/л для остальных пород.

Определение концентрации РК проводится методом йодометрического титрования. Метод основан на взаимодействии растворенного в воде кислорода со щелочным раствором гидрата двухвалентного марганца с образованием соединений четырехвалентного марганца, количественно связывая при этом весь кислород.

При подкислении раствора в присутствии избытка йодистого калия четырехвалентный марганец снова переходит в двухвалентное состояние, окисляя при этом эквивалентное связанному кислороду количество йода.

Выделившийся йод определяют визуальным титрованием раствором тиосульфата натрия в присутствии крахмала в качестве индикатора.

Ход определения.

Две склянки заполняю водой из озера Бийликоль. Одну из них закрываю и ставлю в термостат на 5 суток.

В анализируемую воду добавляю по 1 мл:

1. MnCL₂*4H₂O

2. KI+NaOH

При этом соль двухвалентного марганца в щелочной среде реагирует с растворенным кислородом с образованием нерастворимого дегидратированного гидроксида четырехвалентного марганца. Раствор изменяет цвет, становится желто-коричневым.

Добавляю р-р соляной кислоты. При этом четырехвалентный марганец восстанавливается до двухвалентного, окисляя йодистый калий до свободного йода.

Затем его титрую раствором тиосульфата натрия (Na₂S₂O₃)до светло-желтого цвета, добавляю 1 мл крахмала в качестве индикатора, раствор становится синим, и далее титрую с Na₂S₂O₃ до прозрачности (до точки эквивалентности). Количество раствора тиосульфата натрия, израсходованное на титрование, пропорционально концентрации РК.

Высчитываю содержание O₂ по формуле:

С1= , где:

С1- концентрация растворенного кислорода в первой пробе,

8-эквивалентная масса атомарного кислорода,

См - концентрация титрованного стандартного раствора тиосульфата, моль/л,

Vт – общий обьем р-ра тиосульфата натрия, пошедший на титрование,

V- объем пробы, взятой для определения,

V1 – объем вытесненной пробы из-за добавления растворов сульфата магния и иодида калия.

Здесь показаны вычисления БПК5 воды с озера Бийликоль за август 2015 года:

С1=

Где:

0,01935-концентрация титрованного стандартного р-ра Na₂S₂O₃,

15 – кол-во мл стандартного р-ра Na₂S₂O₃,

293,72 – объем пробы, взятой для определения,

2 - объем вытесненной пробы.

Таким же образом определяю концентрацию РК во второй пробе после 5-и дней инкубации:

С2=

Высчитываю содержание БПК₅ по формуле:

БПК5= (С1 – С2)*n, где:

С1 - концентрация РК в первоначальной пробе,

С2 - концентрация РК по истечении периода инкубации,

n – коэффициент разбавления воды при проведении анализов.

БПК5= (7,96-6,70)*10=1,26*10=12,6 мг/дм3

Предельно допустимые концентрации (ПДК) для БПК₅ устанавливаются по специальным значениям нормативов, зависящих от самого значения БПК₅ :

Показатель БПК5 мг/л	ПДК
Менее 3
От 3 до 15
Свыше 15

Мой результат12.6 мг/ дм3 ,выбираю значение ПДК= 2 мг/дм3,мой результат превышает ПДК в 6,3 раза: 12,6:2=6,3

Беру воду из склянки, которую оставила закрытой в термостате на 5 дней и добавляю по 1 мл:

1. MnCL₂*4H₂O

2. KI+NaOH

Далее в раствор добавляем р-р соляной кислоты. Затем его титрую раствором тиосульфата натрия, добавляю 1 мл крахмала, и далее титрую с Na₂S₂O₃ до прозрачности. Количество раствора тиосульфата натрия, израсходованное на титрование, пропорционально концентрации РК.

Результаты анализов БПК5 в 2014 году:

- в Бийликоле – 18,2 мг/ дм³

- в устье реки Асса– 2,24 мг/ дм³

- на реке Бериккара–1,38 мг/ дм³

Результаты анализов БПК5 в 2015 году:

- в Бийликоле – 12,6 мг/ дм³

- в устье реки Асса– 1,98 мг/ дм³

- на реке Бериккара–0,79 мг/ дм³