Исследовательская работа по химии


Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
средняя общеобразовательная школа с углубленным изучением отдельных
предметов ГО город Уфа





Исследовательская работа
Анализ состояния окружающей среды на основании оценки чистоты снега.
Выполнили: ученицы 8Б класса

Файзулина Диана
Шарапова Алина
Руководитель: учитель химии




2016

Содержание стр.

Введение 3

История исследований снега 4
Практическое исследование снежного покрова
2.1 Исследование снеговой воды на кислотность 5
2.2 Анализ снеговой воды на содержание катионов
металлов 7
2.3 Исследование снега на общую химическую
токсичность методом биотеста. 8
Заключение 11
Литература 12
Приложение 13









Введение
Каждый день, идя по улице, мы видим, какой черный дым идет из котельных. Какие вещества вместе с дымом мы вдыхаем? Каким образом это отразиться на нашем здоровье?
Снежный покров накапливает в своем составе практически все вещества, поступающие в атмосферу. В связи с этим он обладает рядом свойств, делающих его удобным индикатором загрязнения не только самих атмосферных осадков, но и атмосферного воздуха, а также последующего загрязнения почвы и воды. При образовании снежного покрова из-за процессов сухого и влажного выпадения примесей концентрация загрязняющих веществ в снегу оказывается на 2-3 порядка выше, чем в атмосферном воздухе. Поэтому измерения их содержания могут производиться более простыми методами с высокой степенью  надёжности.
Средняя продолжительность снежного покрова в нашей местности составляет более 6 месяцев. Он появляется преимущественно в начале ноября, а начинает разрушаться в середине марта. Загрязнение снежного покрова нитратами и сульфатами представляет особый интерес в связи с тем, что эти компоненты могут быть причиной  “кислотных выпадений”.
Поэтому цель нашего исследования – провести лабораторными методами анализ снежного покрова для оценки чистоты воздуха, так как атмосферные осадки являются индикатором чистоты воздуха. Для достижения цели , мы определили следующие задачи:
Определить в пробах снега наличие катионов металлов и ряда анионов, кислотности снежного покрова.
Провести исследование снега на общую химическую токсичность методом биотеста
Определить кислотность снежного покрова.
Выяснить, как влияет на наш организм катионы и анионы.
Объект исследования – снег, взятый в разных местах: город Уфа, Уфимский район, природно-парковый комплекс «Кандры-Куль».
Предмет исследования – химические загрязнения снега.
Гипотеза - если владеть данными о химическом составе снега, то можно прогнозировать, что состав снега может свидетельствовать о загрязнении окружающей среды.

Исследования снега.
Известно, что атмосфера оказывает интенсивное и разностороннее воздействие на планету, и активное ее воздействие на наземные экосистемы и гидросферу проявляется через осадки в виде дождя и снега. В литературе мы обнаружили, что исследованием снега ученые разных стран занимались еще в 1611году. Астроном Иоганн Кеплер издал научный трактат «О шестиугольных снежинках», в котором подверг чудеса природы рассмотрению со стороны геометрии.[5]
В 1635 году формой снежинок заинтересовался французский философ, математик и естествоиспытатель Рене Декарт, написавший этюд, включенный им впоследствии в «Опыт о метеорах». [5]
В 1885 году, после множества проб и ошибок, американский фермер Уилсон Бентли получил первую удачную фотографию снежинки под микроскопом. Он занимался этим 46 лет, сделав более 5000 уникальных снимков. На основе его работ было доказано, что не существует двух абсолютно одинаковых снежинок. [5]
В 1882 году в Санкт-Петербурге действенным членом Русского Географического общества бароном Николаем Васильевичем Каульбарсом впервые были обнаружены снежинки необычной формы. [4]
В 1951 году Международная комиссия по снегу и льду приняла простую и получившую широкое распространение классификацию твердых осадков. Согласно этой системе существует семь основных видов кристаллов: пластинки, звездчатые кристаллы, столбцы, иглы, пространственные дендриты, столбцы с наконечником и неправильные формы. К нему добавились еще три вида обледеневших осадков: мелкая снежная крупа, ледяная крупа и град. [5]
В 2001 году свои исследования в области снега начал профессор физики, астрономии Кеннен Либбрехт. В лаборатории профессора Либбрехта снежинки выращивались искусственно. [4]
Практическая часть Цель: лабораторными методами провести анализ снежного покрова для оценки чистоты воздуха.

Задачи: определить в пробах снега наличие катионов металлов и ряда анионов, кислотности снежного покрова.
Материалы и оборудование:
Пробы снега взятые в разных местах.
Колбы, пробирки, шпатель.
Химические реактивы: HCl (соляная кислота), H2SO4(серная кислота), BaCl2 (хлорид бария), Cu ( медь), NaOH (гидроксид натрия) [1]

Методика исследования
Снег отбирается в чистые емкости и после растопления анализируем.
Для исследования брались пробы в разных местах:
Природно-парковый комплекс «Кандры-Куль»
поселок Октябрьский
поселок Жуково
СНТ «Уршак»
Территория школы
ОАО «Ново-Уфимский НПЗ»
Проведен анализ на следующие компоненты:
Кислотность
Наличие катионов и анионов химических элементов.
Кислотность снеговой воды.
Качественной характеристикой кислотности раствора является водородный показатель pH, который показывает реакцию среды.
pH<7 – кислая среда
pH>7 – щелочная среда
pH=7 – нейтральная среда.
pH определяют с помощью универсальной индикаторной бумаги.
В природных условиях показатель pH меняются за счет растворения в воздухе различных газов. [1,2]
pH<5,6 – слабокислая
pH>5,0 – кислая
pH>5,6 – слабощелочная
Сравнительные значения кислотности снега.

Место взятия
Значение pH
Характеристика осадка

1
Природно-парковый комплекс «Кандры-Куль»
5
слабокислая

2
Поселок Октябрьский
5
слабокислая

3
Поселок Жуково
5
слабокислая

4
СНТ «Уршак»
5
слабокислая

5
Территория школы
6
слабощелочная

6
ОАО «Ново-Уфимский НПЗ»
5
слабокислая

Вывод: реакция среды pH снега пробы №5 слабощелочная, пробы №1, №2, №3, №4, №6 слабокислая.( См. приложение, рисунок №1)
Величина pH снега обусловлена попаданием из атмосферы не только твердых частиц, но и газообразных загрязняющих веществ CO2, SO2, N2O, NO2. Этот показатель очень важен т. к. может сильно повлиять на реакцию среды почвы после таяния снега (подкислить, подщелочить). Чистый снег, как и чистая дождевая вода, имеет pН=5.6 , что связано с наличием в воздухе СО2, образующем угольную кислоту, подкисляющую атмосферные осадки. Если в воздухе много оксидов азота, сернистого газа, диоксида серы и других кислотных соединений, то снег будет иметь величину РН< 5,6(снег кислый). Если снег имеет рН выше 5,6 , то он щелочной и загрязнен оксидами металлов, автомобильными выхлопами. Это подтверждают и данные наших исследований.
Анализ на содержание катионов металлов. [2] а) свинца. К 1-2мл раствора 1-6 пробы добавили 1-2 мл разбавленной серной кислоты. Выпадение белого осадка и помутнение раствора указывает на наличие катионов свинца б) цинка
К 1-2мл раствора добавили 1-2мл подогретой щелочи (NaOH) Творожистый осадок указывает на наличие катионов цинка . а)SО42- К 1-2мл раствора 1-6 пробы добавили 1-2мл BaCl2 помутнение раствора указывает на наличие анионов SО42- б)К 1-2мл 1-6 пробы добавили 1-2мл H2SO4(конц.)и опустили медную проволоку. Изменения окраски раствора в слабо - зеленый цвет свидетельствует о наличии анионов NO3- (См. приложение, рисунок №2).

Место взятия проб
Содержание катионов и анионов



PbІ+
ZnІ+
SО42-
NO3-

1
Природно-парковый комплекс «Кандры-Куль»
-
-
+(незначительно)
-

2
Поселок Октябрьский
-
-
+(незначительно)
-

3
Поселок Жуково
-
-
+(незначительно)
-

4
СНТ «Уршак»
-
+
+(незначительно)
-

5
Территория школы
-
-
+(заметное количество)
+

6
ОАО «Ново-Уфимский НПЗ»
-
-
+(заметное количество)
+

Результаты исследований показали, что самый чистый снег в поселках Октябрьский, Жуково и на Кандры-Куле. (См. приложение, рисунок №3).
Сульфат–ионы накапливаются в снеге за счет осаждения диоксида серы из воздуха вместе с пылью под действием сил гравитации. Эксплуатация автотранспортных разложений бытовых отходов, сжижение топлива к котельным приводит к повышенному содержанию в атмосфере пыли оксидов серы, сульфатов которые раздражают слизистую оболочку глаз, носоглотки, что приводит к появлению кашля, слезотечения.
По данным детской поликлиники, именно с началом отопительного сезона у детей начинаются затяжные насморки и кашель.
Исследование снега на общую химическую токсичность методом биотеста. [3]
Целью нашей работы было исследовать общую химическую токсичность снега методом биотестирования семян огурца.
Оборудование и реактивы.
Одинаковые по размеру семена одного урожая (семена огурцов)
Чашки Петри
Пробы снега
Ход работы:
Взяли пробы снега из разных мест:
№1 Природно-парковый комплекс «Кандры-Куль»
№2 поселок Октябрьский
№3 поселок Жуково
№4 СНТ «Уршак»
№5 Территория школы
№6 ОАО «Ново-Уфимский НПЗ»
5 семян поместили в предварительно простерилизованные чашки Петри и налили в каждую талую воду.
Наблюдения за семенами велись в течении 10 дней.

Рост и развитие проростков в талой воде Кандры-Куля:
Дни
Число проросших семян
Длина корней

8.04
-
-

18.04
-
2,5 см

Рост и развитие проростков в талой воде из поселка Октябрьский
Дни
Число проросших семян
Длина корней

8.04
-
-

18.04
-
1,5 см

Рост и развитие проростков в талой воде из поселка Жуково
Дни
Число проросших семян
Длина корней

8.04
-
-

18.04
-
4 см

Рост и развитие проростков в талой воде из СНТ «Уршак»
Дни
Число проросших семян
Длина корней

8.04
-
-

18.04
-
2,5 см

Рост и развитие проростков в талой воде с территории школы
Дни
Число проросших семян
Длина корней

8.04
-
-

18.04
-
-

Рост и развитие проростков в талой воде с ОАО «Ново-Уфимский НПЗ»
Дни
Число проросших семян
Длина корней

8.04
-
-

18.04
-
3 см



По всхожести семян можно судить о степени загрязнения окружающей среды. Так в пробе № 5 всхожесть семян была минимальная, что соответствует сильному загрязнению снега. Максимальные результаты всхожести наблюдаются с пробе №1,2,3, что говорит о слабой степени загрязнения снежного покрова химическими веществами. (См. приложение, рисунок №4).
По результатам наблюдений можно сказать, что скорость роста и вегетативной мощности неодинакова в различных пробах. Наибольшая степень общей химической токсичности снега соответствует пробе № 5,6, взятых в районе школы и УНПЗ. Достаточно высокой токсичностью отличается проба № 6, взятая в районе УНПЗ. Меньшей степенью химической токсичности отличаются пробы снега №1, № 2 и № 3, собранные в уфимском районе и на Кандры-Куле . (См. приложение, рисунок№5).















Заключение
Таким образом:
Снег является накопителем загрязняющих веществ.
Чем больше антропогенная нагрузка на территорию, тем сильнее загрязнение.
Полученные результаты однозначно доказывают, что снег возле школы в городе Уфа и возле Н-УНПЗ загрязняется вредными веществами, выбрасываемыми автотранспортом, котельными и предприятием. Снеговой покров на территории района накапливает вещества, поступающие в атмосферу в результате сгорания автомобильного топлива, котельных. Накапливаясь в снегу, вредные выбросы с талыми водами поступают в открытые и подземные водоемы, тем самым загрязняя их.
Проведя исследования, мы пришли к выводу, что наиболее чистый снег в поселке Жуково, природно-парковом комплексе Кандры-Куль , поселке Октябрьский, в остальных местах взятия проб анализ снега показал загрязнения анионами и катионом цинка.













Список литературы
Бримбкумб П. « Состав и химия атмосферы », М, Мир,1988г
Василенко В.Н. «Мониторинг загрязнения снежного покрова» Л. «Гидрометеоиздат », 1985г.
Шулепников М.Н. «Химическая энциклопедия»
Журнал «Наука и жизнь»
Энциклопедия чудес.



















Приложение
Рисунок №1 Сравнительное значение кислотности снега.














Рисунок №2. Содержание анионов NO3-









Рисунок №3. Содержание анионов SО42-












Рисунок №4. Исследование снега на общую химическую токсичность методом биотеста семян огурцов.
















Рисунок №5. Число проросших семян и длина корней



















Mђ Заголовок 1Mђ Заголовок 2Mђ Заголовок 3HYPER15Основной шрифт абзаца

Приложенные файлы

  • doc naurabota
    Размер файла: 2 MB Загрузок: 9