Анализ содержания тяжелых металлов в почве

Тяжелые металлы относятся к распространенным загрязняющим веществам, наблюдение за содержанием которых обязательно в почвах и грунтах. В качестве критериев принадлежности к тяжелым металлам используются разные характеристики: атомная масса, плотность, токсичность, распространенность в природной среде, степень вовлеченности в природные и техногенные циклы.

В некоторых случаях под определение тяжелых металлов попадают элементы, относящиеся к хрупким (висмут) или даже к металлоидам (мышьяк).

В одних работах, посвященных проблемам загрязнения окружающей природной среды, на сегодняшний день к тяжелым относят более 40 металлов с атомной массой свыше 50 атомных единиц, а в других считают металлы с плотностью более 8 г/см3 (Pb, Cu, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg).

Тяжелые металлы являются не только токсикантами, но и природными микрокомпонентами почв, содержание которых обусловлено механическим и химическим составом почвообразующих пород и характером почвообразовательных процессов.

Фоновое содержание химических соединений и элементов в почвах — содержание, соответствующее их естественным концентрациям в почвах различных почвенно-климатических зон, не испытывающих заметного антропогенного воздействия.

  Наша лаборатория проводит анализ cостава почв на загрязнение металлами и другими элементами.

Основным источником загрязнения почв тяжелыми металлами является сжигание ископаемого топлива. Ежегодно сгорает 5 млрд. тонн горючих ископаемых (за всю историю человечества, по оценкам специалистов, сожжено 130 млрд.

т угля и 40 млрд. тонн нефти). В золе угля и нефти содержатся практически все металлы в суммарной концентрации до 500 г. на тонну топлива.

В этом сущность аэрально-техногенного характера поступления тяжелых элементов в почву.

Заметную роль в загрязнении почв и грунтов играют и другие пути попадания тяжелых металлов в почву. Например, ежегодно от выхлопных газов автомобильных двигателей, работающих на этилированном бензине, выбрасывается на поверхность почв более 250 тыс. тонн свинца в год.

Выбросы в атмосферу только от ремонтных предприятий железных дорог в виде пыли, оседающей на почву (в основном это оксиды металлов), составляет свыше 380 тыс. тонн в год. Тормозные колодки поездов, истираясь, также вносят в почвы вблизи железных дорог еще 200 тыс. тонн металлов в год. Таким образом, происходит неуклонное увеличение масштабов загрязнения почвы тяжелыми металлами.

При этом наиболее опасно накопление в почве металлов с выраженным токсическим характером — ртути, свинца, кадмия.

Пагубное воздействие содержащихся в промышленных газовых выбросах тяжелых металлов может значительно усиливаться за счет влияния других вредных компонентов выбросов. Весьма опасными в этом отношении являются дымовые выбросы алюминиевых, керамических и некоторых других предприятий, содержащие значительные количества фторидов водорода и кремния, а также некоторых других соединений фтора.

Подробная информация об услуге в разделеАнализ почвы

Поступающие из атмосферы металлы в той или иной степени фиксируются почвой. Процесс фиксации включает адсорбцию, осаждение, коагуляцию, межпакетное поглощение глинистыми минералами.

Поступающие в почвы соединения тяжелых металлов разрушаются почвенными органическими кислотами либо сорбируются компонентами ППК, либо — в зависимости от почвенных условий — осаждаются в виде нерастворимых солей.

Но перед этим они проходят фазу раствора и в данном состоянии наиболее подвижны.

Основную роль в закреплении металлов в почве играют органическое вещество, глинистые минералы и гидрооксиды железа и марганца. Вначале металлы сорбируются в основном не специфически.

Со временем происходит упрочение связи тяжелых металлов с почвенным поглощающим комплексом (ППК), что выражается в уменьшении содержания водорастворимых и непрочно связанных форм; в природных условиях этому способствует частая смена режимов увлажнения и высушивания почвы.

В процессе сорбции тяжелых металлов почвой они иммобилизуются и переводятся в нетоксичные формы, некоторые входят в кристаллическую решетку алюмосиликатов. Например, техногенные свинец и медь трансформируются в почве в менее подвижные, a Zn и Cd — в более подвижные соединения.

При взаимодействии тяжелых металлов с глинистыми минералами возникают обменные и необменные формы. Техногенный цинк проявляет наибольшее, чем медь, свинец и кадмий, сродство к минеральным компонентам ППК. В связи с этим илистая фракция почв обогащена цинком и обеднена медью и свинцом по сравнению со всей почвенной массой.

В нижних почвенных горизонтах основная роль в закреплении тяжелых металлов принадлежит оксидам и гидроксидам Fe, Mn и А1. Наиболее прочно закрепляются и активно сорбируются медь, цинк, свинец. В почвах, богатых железом, многие тяжелые металлы становятся малоподвижными из-за процессов окклюзии.

Ртуть, свинец, кадмий и некоторые другие тяжелые металлы хорошо сорбируются в верхних слоях (толщиной несколько сантиметров) перегнойно-аккумулятивного (гумусового) горизонта различных типов почв суглинистого состава.

Миграция их по профилю и вынос за пределы почвенного профиля незначительны. Однако в почвах легкого состава, кислых и обедненных гумусом, процессы миграции этих элементов усиливаются.

Цинк и медь менее токсичны, но более подвижны, чем свинец и кадмий.

Поведение тяжелых металлов в почве зависит от ее окислительно-восстановительных условий и кислотности. Миграционная способность Сu, Ni, Со, Zn в восстановительной среде снижается на 1-2 порядка по сравнению с окислительной. В кислой среде большинство металлов более подвижно.

Наиболее неблагополучные условия в этой связи складываются в подзолистых и дерново-подзолистых почвах, имеющих неблагоприятные физические и химические свойства из-за повышенной кислотности и содержания в ППК ионов алюминия.

Указанные условия способствуют переходу металлов в биологические ткани, повышенной миграции тяжелых элементов, ухудшению жизнедеятельности нитрифицирующих и азотфиксирующих бактерий, часто вызывают снижение плодородия почв.

В летний период миграция тяжелых металлов в поверхностные воды связана с процессами эрозии и деятельностью почвенно-грунтовых вод. Даже в гумидных условиях почва является эффективным фильтром на пути атмотехногенного потока тяжелых металлов в природные воды.

Минимальная интенсивность водной миграции тяжелых металлов отмечается в степных и лесостепных регионах.

Если атмосферная влага, просачивающаяся за пределы почвенной толщи, не достигает грунтовых вод, техногенные вещества накапливаются ниже корнеобитаемого горизонта и исключаются из биокруговорота и дальнейшей водной миграции; происходит их естественное захоронение.

В процессе водной эрозии, например, при осадках ливневого характера, из почвы вымываются в основном илистая фракция и органика — наиболее обогащенные тяжелыми металлами почвенные компоненты, что является одной из причин более низкого содержания тяжелых металлов в почвах сельхозугодий по сравнению с нераспаханными почвами в условиях атмотехногенного загрязнения. В городских почвах накопление загрязняющих веществ происходит в большинстве случаев двадцатисантиметровом слое.

Глобальные, зональные и региональные оценки фона тяжелых металлов и металлоидов в почвах, мг/кг (Сает Ю.Е. и др., 1990)

Элемент	Глобальные оценки	Зональные оценки	Московская обл. дерново-подзолистые
Кларк в земной коре	Почвы мира	Подзолистые	Серые лесные	Чернозёмы	Каштано-вые	серозёмы	Солончаки и солонцы
Суглинистые и глинистые	Песчаные и супесчаные
Хром	83,0	90,0	180,0	250,0	286,0	328,0	467,0	—	46,0	2,0-40,0
Марганец	1000,0	850,0	715,0	1025,0	885,0	722,0	725,0	670,0	590,0	29-300
Кобальт	18,0	10,0	8,4	12,4	13,2	11,7	6,9	9,6	10,0	3,0
Никель	58,0	40,0	23,2	30,3	72,1	46,0	19,0	29,5	20,0	6,0
Медь	47,0	20,0	15,3	23,5	28,9	15,8	24,0	20,2	15,0-27,0	8,0
Цинк	83,0	50,0	41,3	60,0	62,0	52,3	50,0	54,6	45,0	28
Мышьяк	1,7	5,0	3,0	4,7	5,9	5,2	2,5	—	2,2	1,5
Молибден	1,1	2,0	1,7	3,2	4,2	3,2	3,0	2,4	1,0	0,2-0,8
Кадмий	0,13	0,5	0,7	0,7	0,5	0,4	—	—	0,12	0,05
Ртуть	0,08	0,01	—	—	—	—	—	—	0,1	0,05
Свинец	16,0	10,0	11,5	12,5	13,2	10,0	6,3	7,2	15,0-25,0	6,0

Атомно-абсорбционные спектрометры с пламенной и электротермической атомизацией Agilent Приборная хроматография Измерение содержания мышьяка

Методы определения тяжелых металлов в почве

Прежде всего, надо понимать, что состав почвы неоднородный, поэтому даже на одном и том же земельном участке почвенные показатели могут сильно различаться в различных его частях. Поэтому нужно брать несколько проб и либо исследовать каждую в отдельности, либо смешивать их в единую массу и брать образец для исследования оттуда.

• Количество методов определения металлов в почве достаточно велико, например, некоторые из них:
• · метод определения подвижных форм.
• · метод определения обменных форм.
• · метод выявления растворимых в кислотах (техногенных) форм.
• · метод валового содержания.
• С помощью данных методик производится процесс вытяжки металлов из почвы. Впоследствии нужно определить процент содержания тех или иных металлов в самой вытяжке, для чего применяются три основных технологии:
• 1) Атомно-абсорбционная спектрометрия.
• 2) Масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой.
• 3) Электрохимические методы.
• Прибор для соответствующей технологии выбирается в зависимости от того, какой элемент исследуется, и какая его концентрация предполагается в почвенной вытяжке.
• Спектрометрические методы исследования тяжелых металлов в почве
• 1) Атомно-абсорбционная спектрометрия.

Проба грунта растворяется в специальном растворителе, после чего реагент связывается с определенным металлом, выпадает в осадок, высушивается и прокаливается, чтобы вес стал постоянным. Затем производится взвешивание с использованием аналитических весов.

К недостаткам этого метода относится значительное количество времени, требуемое на анализ, и высокий уровень квалификации исследователя.

2) Атомно-абсорбционная спектрометрия с плазменной атомизацией.

Это более распространенный метод, позволяющий определить сразу несколько различных металлов за один прием. Также отличается точностью. Суть метода заключается в следующем: пробу нужно перевести в газообразное атомное состояние, затем анализируется степень поглощения атомами газов излучения — ультрафиолетового или видимого.

1. Электрохимические методы исследования тяжелых металлов в почве
2. Подготовительный этап заключается в растворении образца почвы в водном растворе. В дальнейшем применяются такие технологии определения в нем тяжелых металлов:
3. · Вольтамперометрический анализ — основан на измерении тока как функции приложенной известной разности потенциалов и концентрации раствора;
4. · Кондуктометрический анализ — основан на измерении электрической проводимости растворов как функции их концентрации;
5. · Кулонометрический анализ- основан на измерении количества электричества, прошедшего через раствор, как функции его концентрации;
6. Фотометрический метод

Определение основано на извлечение ртути из почвы с использованием трубки Пемфильда с последующим фотометрическим анализом соединения ртути с дитизоном. Нижний предел обнаружения 1 мг/кг почвы, точность измерения +- 25% измеряемые концентрации 1-20 мг/кг почвы. Метод специфичен.

Ход анализа: почву высушивают до воздушно-сухого состояния. смешивают 1 г почвы с 0,25 г диоксида свинца и через воронку с оттянутым концом вносят в нижний шарик трубки Пемфильда. Пробу нагревают сначала в коптящем, а затем в окислительном пламени до красного каления. Трубка находится под углом 10-15 градусов. Продолжительность отгонки ртути 5-6 мин.

Затем шарик оплавляют и в запаяный конец трубки наливают 1 мл азотной кислоты пл. 1,4 г/см3. Оставляют на несколько минут, затем сливают раствор в делительную воронку. Ополаскивают несколько раз трубку 18 мл воды. К раствору добавляют по каплям 0,1 н. раствор перманганата калия до появления розовой окраски, которую устраняют, добавляя 1каплю 3%-ного раствора пероксида водорода.

Смесь перемешивают и добавляют 1мл

1%-ного раствора ЭДТА и 4 мл 20%-ного раствора сульфита натрия. После перемешивания к раствору добавляют 4 мл 0,0005%-ного раствора дитизона в хлороформе. Смесь встряхивают 1 мин.

Хлороформный экстракт переносят в пробирку и измеряют оптическую плотность при λ=490 нм. Содержание ртути в пробе находят по градировочному графику.

Одновременно с определением ртути определяется влажность, которая учитывается при пересчете результатов на сухую почву.

• Определения содержания ртути методом беспламенной атомно­ абсорбционной спектрофотометрии (метод «холодного пара»).
• Диапазон измерений содержания ртути: от 0,1 мкг/г до 5,0 мкг/г при навеске 0,2 — 0,3 г и разведении конечного раствора до 100 см3 (диапазон со­ держания ртути для растворов 0,2 — 10 мкг/дм3).
• Если определяемые концентрации превышают верхний предел, указанный в МВИ, следует уменьшить величину навески или увеличить разбавление конечного раствора.

Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 2319; Мы поможем в написании вашей работы!

Мы поможем в написании ваших работ!

Анализ содержания тяжелых металлов в почве

Тяжелые металлы относятся к самым токсичным и опасным веществам, оказывающим крайне негативное воздействие на здоровье людей и окружающую среду. Загрязнение почвы тяжелыми металлами ведет к ухудшению ее качества, сужению возможностей хозяйственного использования.

Каждая организация или предприниматель, использующие или планирующие использовать почву в экономической или иной деятельности, должны исследовать ее на предмет содержания вредных веществ.

Анализ почвы на содержание тяжелых металлов позволяет оценить степень ее безопасности, подтвердить соблюдение хозяйствующим субъектом требований экологического законодательства, помогает принять верные управленческие решения.

Тяжелые металлы поступают в окружающую среду в основном в результате деятельности человека. Источниками загрязнения становятся:

• выбросы предприятий – преимущественно тяжелой промышленности;
• сжигание топлива и горючих ископаемых;
• гидрогенное загрязнение от поступления промышленных сточных вод в водоемы;
• внесение комплексных удобрений, мелиорантов, средств защиты растений;
• отвалы золы, шлака, руд, шламов;
• разливы нефти и нефтепродуктов;
• свалки ТБО.

Распространение тяжелых металлов зависит от источника, метеорологических условий, направления ветра, рельефа местности, особенностей вещества. ПДК металлов в почве устанавливаются с учетом фоновых концентраций. В некоторых случаях за предельно допустимую концентрацию принимают самое высокое содержание тяжелых металлов, наблюдаемое в незагрязненных почвах.

Оценка степени загрязнения почв тяжелыми металлами необходима:

• для определения пригодности почвы для того или иного вида деятельности, городского озеленения, рекультивации;
• оценки воздействия предприятия на природные объекты;
• установления стоимости земельного участка;
• разработки мероприятий по оздоровлению почвы;
• перевода земель из одной категории в другую при изменении их целевого назначения.

Лабораторные анализы позволяют оценить состояние почвенного покрова, его экологическую безопасность, уровень загрязнения. Результаты используются для принятия решений по использованию земельного участка, восстановлению почвы.

К тяжелым металлам относят 58 элементов с атомной массой более 50. По степени опасности они подразделяются на 4 класса:

1. Высокоопасные – мышьяк, кадмий, ртуть, селен, свинец, цинк, фтор.
2. Умеренноопасные – бор, кобальт, никель, молибден, медь, хром, сурьма.
3. Малоопасные – барий, ванадий, вольфрам, марганец, стронций.

Стандартный анализ почвы на содержание тяжелых металлов определяет концентрацию свинца, кадмия, ртути, меди, никеля, цинка, мышьяка (мг/кг). Перечень веществ может быть расширен в зависимости от цели исследования и специфики предприятия.

Исследование почвы на содержание тяжелых металлов проводят не реже 1 раза в 3 года, на территориях дошкольных учреждений, школ, лечебных учреждений, рекреационных зон – дважды в год: в теплый и холодный сезон.

Образцы почв отбирают в районах воздействия источников загрязнения согласно требованиям ГОСТ 17.4.4.02-2017г. Места пробоотбора намечают с применением системы концентрических окружностей и «метода конверта».

Инструменты, используемые при отборе проб, должны быть изготовлены из инертных к действию образцов и реагентов материалов, иметь гладкую, легко очищаемую поверхность.

Не допускается использование оцинкованных и эмалированных емкостей, окрашенных инструментов. Образцы для анализа содержания тяжелых металлов отбираются почвенным буром или лопатой, запаковываются в мешочки из натуральной ткани. После транспортировки в лабораторию пробы немедленно просушивают.

Выделяют 3 основных группы аналитических методов определения тяжелых металлов в почве:

• Электрохимические – потенциометрия, кондуктометрия, вольтамперометрия.
• Экстракционно-фотометрические – спектрофотометрия, атомно-абсорбционная спектроскопия, колориметрия.
• Тонкослойная хроматография – физико-химический метод, позволяющий обнаружить искомое вещество в ничтожно малых количествах.

Для анализа почв на тяжелые металлы используют оборудование с высокой абсолютной чувствительностью и возможностью идентификации и количественного определения токсичных форм веществ. Средства измерения подготавливают к работе согласно руководству по эксплуатации и аттестованной методике измерений. По окончанию исследования составляют протокол.

Наши преимущества

Группа компаний «Лаборатория» проводит лабораторные анализы на содержание тяжелых металлов в почве с использованием высокоточного оборудования и аттестованных методик.

Мы располагаем всеми необходимыми ресурсами для выполнения задач любой сложности. Наша команда работает быстро, качественно, подтверждением чему служит постоянное увеличение числа постоянных клиентов. Нам доверяют крупнейшие компании страны.

Чтобы сделать заказ, оставьте заявку на сайте или позвоните по номеру 8(800) 700-50-24.

VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся Старт в науке

ТЕДЕЕВА Д.З. 1КИСИЕВА М.З. 1
ТУАЕВА Б.С. 1

Текст работы размещён без изображений и формул. Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

1. Введение.

Почва — это поверхностный слой суши. Она образовалась из смеси минеральных веществ, при распаде горных пород и органических веществ (перегноя) в результате разложения растительных и животных останков.

Почвы живут и развиваются многие века и даже тысячелетия. Но в их неспешную жизнь властно вмешался человек. Интенсивная эксплуатация почв вынуждает их жить в непрерывном ускоренном режиме, с которым они часто не могут справиться.

Актуальность рассматриваемой темы заключается в том, что ценность почвы определяется не только ее значением для производства продуктов питания и сырья для промышленности, но и экологической ролью, которую играет почва в жизни биосферы. Через почвенный покров суши идут сложнейшие процессы обмена веществом и энергией между земной корой, атмосферой, гидросферой и всеми живущими в почве организмами.

Цель: Исследовать почву пришкольного участка на наличие тяжелых металлов (железа, меди, свинца) и кислотность, сравнить результаты исследования с контрольным участком за городом.

Задачи: 1.Провести отбор проб почвы и определить содержание тяжелых металлов и кислотность. 2. Сделать выводы о причинах загрязнения почв тяжелыми металлами. 3.

Изучить и проанализировать литературу о влиянии на живые организмы тяжелых металлов.

Объекты исследования: два участка – на территории школы: 1 – прилегающий к стадиону (не обрабатывается), 2 –перед школой (выращиваются цветы); 3 – на территории удаленной от города на 27 км.

Методы: 1) Работа с литературой. 2) Сбор материалов. 3) Химический эксперимент.

2. Источники загрязнения почвы.

Проблема загрязнения окружающей среды является одной из главных проблем современности. В настоящее время в биосферу поступает свыше 500 тыс.

разновидностей химических веществ – продуктов хозяйственной деятельности человека, большая часть которых накапливается в почве. Среди загрязнителей значительное место занимают тяжелые металлы.

Тяжелые металлы – группа химических элементов, имеющих плотность 5 г/см3, с относительной массой более 40.

Как попадают в почву тяжелые металлы? Почва служит конечным накопителем токсичных веществ. Она повсеместно загрязняется ядовитыми компонентами выхлопных газов транспортных двигателей, нефтью, смазочными материалами, обмывочными водами, металлической и синтетической пылью.

Человек загрязняет почву как за счет промышленных и бытовых отходов, а также в результате внесения в почву пестицидов и минеральных удобрений.

В связи с наличием на территории города Владикавказ свинцового цеха наблюдается выброс вредных веществ в атмосферу, содержащих свинец и их накопление во всех компонентах природной среды.

Для села Хумалаг характерно интенсивное загрязнение газообразными и твердыми выбросами. Загрязнение воздушного бассейна дает асфальтный завод и автотранспорт. Загрязнение почв тяжелыми металлами сильное с повышением фона местами в 5-10 раз.

3. Методика выполнения исследования.

3.1. Отбор проб почвы и подготовка к химическому анализу.

Наша школа находится в центральной части села Хумалаг рядом с проезжей частью. Это оживленная улица с большим потоком легкового и грузового транспорта. Образцы почв отбирались с трех участков, отличающихся по видам агротехнической обработки и по расположению относительно оживленной автотрассы.

Для проведения химического анализа отбираем почву методом конверта с глубины 10см, так как именно в верхнем ее горизонте накапливаются тяжелые металлы. Рекомендуется взять участок площадью 100 м2 (10×10м).

Берем средние пробы почвы из 5-8 индивидуальных проб, взятых в различных точках участка. На практике для отбора почвенных образцов часто используют метод “конверта”, т.е.

в каждой из пяти точек, как указано на рисунке, необходимо взять образец почвы с помощью лопатки, а затем смешать эти 5 индивидуальных образцов, и полученный средний образец использовать для проведения исследования.         Затем почву высушиваем.

Измельченный материал тщательно перемешиваем и рассыпаем тонким ровным слоем в виде квадрата, разделяя его на четыре сектора. Содержимое двух противоположных секторов отбрасываем, а два оставшихся снова смешиваем.

         После многократных повторений оставшуюся пробу высушиваем в хорошо проветриваемом помещении или сушильном шкафу при 30-40C, рассыпав тонким слоем на кальке, а затем измельчаем в ступке и просеиваем через сито.

        3.2. Приготовление вытяжки.

Почвенный раствор готовим за два дня до практического занятия следующим образом.

   Сухую измельченную почву заливаем 1 М раствором азотной кислоты (10г почвы на 50 мл кислоты) и оставляем на сутки, потом смесь фильтруем и упариваем фильтрат до необходимого объема.

         Для определения содержания тяжелых металлов в почвенной вытяжке необходимо знание качественных реакций на ионы данных металлов

3.3. Качественное обнаружение ионов железа Fe3+.

• а) Раствор, содержащий ионы железа Fe3+ образует с раствором гексацианоферрата (ΙΙ) калия K4[Fe(CN)6] (желтая кровяная соль) темно-синий осадок берлинской лазури:
• Fe3+ + [Fe(CN)6]4− → Fe[Fe(CN)6]−
• б) Ионы железа Fe3+ образуют с растворами роданида калия или аммония окрашенный в кроваво-красный цвет роданид железа (ΙΙΙ) Fe(SCN)3

В две пробирки внесла по 2 мл вытяжки. В первую налила 1 мл раствора желтой кровяной соли, во вторую – 10% раствор роданида калия. Появившееся синее окрашивание в первой и красное во второй свидетельствуют о наличии в почве соединений железа.

3.4. Качественное обнаружение ионов свинца Pb2+.

1. а) При взаимодействии ионов свинца с раствором иодида калия образуется желтый осадок иодида свинца
2. Pb2++ 2I = PbI3
3. б) Растворы едких щелочей осаждают из растворов, содержащих ионы свинца, белый осадок гидроксида свинца Pb(OH)2

В две пробы по 2 мл добавляют 3% раствор иодида калия, а во вторую щелочь гидроксид калия. Если в первой выпал желтый осадок, а во второй – белый, то в растворе присутствуют соединения свинца.

3.5. Качественное обнаружение ионов меди Cu2+

а) При добавлении аммиака к растворам солей меди выпадает зеленый осадок, растворимый в избытке аммиака с образованием ионов [Cu(NH3)4]2+, окрашенных в интенсивно-синий цвет.

б) При добавлении щелочи в раствор с ионами меди образуется нерастворимое основание гидроксид меди Cu(ОН)2, окрашенный в синий цвет.

В две пробирки налила по 2 мл фильтрата. В первую добавила раствор аммиака NH3•H2O, а во вторую – щелочь. Появление синего окрашивания в обоих пробирках свидетельствует о наличии ионов меди.

3.6 Определение кислотности почвы.

Для этого необходимы: контрольная шкала образцов окраски растворов, раствор универсального индикатора, пипетка — капельница (0, 10 мл), пробирка с меткой «5 мл».

     1. В пробирку наливаем 5 мл ( до метки) почвенного раствора.      2. Добавляем в пробирку  пипеткой — капельницей 4-5 капель (около 0.10 мл) раствора универсального индикатора.      3. Содержимое пробирки перемешиваем, покачивая ее.

     4.Окраску раствора сразу же сравниваем с контрольной школой, выбирая ближайший по характеру окраски образец шкалы.

3.7. Результаты исследования.

Таблица 1

Железо	Медь	Свинец	РН
K4[Fe(CN)6]	KSCN	NH3H2O	KOH	KI	KOH
Участок перед школой	Появление синей окраски	Появление красной окраски	Синий свет	Синий цвет	Желтый цвет	Белый цвет	8
Участок на стадионе	Появление синей окраски	Появление красной окраски	—	—	Слабый желтый	Слабый белый	8
Участок в деревне	Небольшое появление синей окраски	Небольшое появление красной окраски	—	—	—	—	7

По данным исследований СЭС среднее фоновое значение концентрации металлов: Pb — 41 мг/кг, Fe — 53 мг/кг, Сu — 5 мг/кг, что говорит о загрязнении территории данного района примерно в полтора раза. 5.

Влияние тяжелых металлов на живые организмы.

Поскольку задачей моего исследования является определение содержания в почвах таких металлов, как РЬ, Сu, Fe , то следует рассмотреть их биологическую роль и токсичность.

Железо по распространенности в природе занимает четвертое место, поэтому его содержание в почвах особенно велико. Зеленым растениям железо необходимо для образования хлорофилла, синтеза углеводов (фотосинтез).

Человек получает железо в основном с продуктами питания. При дефиците железа в организме назначают железосодержащие препараты.

Однако в организме может накапливаться железо, провоцируя быстро распространяющееся заболевание –гемохроматоз(накопление идет в печени, поджелудочной железе, сердце).

К симптомам гемохроматоза относятся снижение веса, слабость, изменение оттенка кожи, боль в желудке, вспышки диабета.

Исследователи установили, что люди с повышенным содержанием железа в организме более подвержены риску инфекций, некоторых видов рака и сердечных заболеваний.

Медь занимает особое место в жизни растений. Она играет значительную роль в некоторых физиологических процессах – фотосинтезе, дыхании, перераспределении углеводов, восстановлении и фиксации азота, метаболизме протеинов и клеточных стенок. Однако в избыточных дозах медь – сильнейший оксидант.

Чрезмерное поглощение меди человеком приводит к болезни Вильсона, при которой избыток элемента откладывается в мозговой ткани, коже, печени, поджелудочной железе и миокарде.

Медь относят к группе высокотоксичных металлов. Ионы меди способны блокировать ферменты и нарушать их каталитическую функцию. Медь в организме играет важную роль в поддержании нормального состава крови, т.к.

активизирует железо печени для образования гемоглобина.

При отравлении медью появляются симптомы: расстройство ЦНС, печени и почек, поражение зубов и слизистой рта, гастриты, язвенная болезнь желудка, снижение иммунобиологической реактивности, разрушаются эритроциты. При малых концентрациях возможны анемия и заболевания костной ткани. Избыток меди может вызвать желтуху.

Свинец. Все растворимые соединения этого элемента ядовиты. Поступая даже в малых порциях в организм, свинец задерживается в нём и постепенно замещает кальций, который входит в состав костей.

Это приводит к хроническим заболеваниям. Испанский художник Ф. Гойя часто использовал в живописи свинцовые белила для получения любимых серых тонов. И он тяжело болел.

Его изнуряли припадки, галлюцинации, был разбит параличом.

При отравлении свинцом появляются симптомы: поражения дёсен, заболевания почек, сосудов и ЦНС, головные боли, головокружение, повышение внутричерепного давления, блокируется синтез гемоглобина.

Токсическое действие металлов на растения проявляется в угнетении роста, снижении биологической продуктивности, хлорозах и нейрозах. При атмосферном загрязнении металлами могут наблюдаться морфологические изменения у растений: мелколистность, морщинистость, искривление листовых пластинок, сокращение междоузлий и др., морфологическая изменчивость долей цветка.

Подвергаться воздействию тяжёлых металлов мы можем, вдыхая загрязненный воздух, контактируя с загрязнёнными почвами, употребляя загрязнённые пищевые продукты и питьевую воду.

Чтобы снизить воздействие тяжелых металлов, необходимо употреблять в пищу продукты, содержащие пектин.

Пектин обладает уникальными свойствами – способностью образовывать комплексы с тяжелыми и радиоактивными элементами и выводить их из организма. Пектиновые вещества, содержащиеся в плодах яблок и корнеплодах красной свеклы.

Такие лакомства, как мармелад и фруктовое желе, содержат пектин, вещество, являющееся желеобразным углеводом, способным выводить из организма свинец.

6.ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Проведенная исследовательская работа подтвердила мою гипотезу о загрязнении почвы пришкольного участка тяжелыми металлами. Использовать такую почву для выращивания сельскохозяйственных растений нельзя.

Наиболее загрязненные участки почвы – у дорог. Поэтому нужно убедить учащихся и население, что нельзя собирать у дороги лекарственные растения, грибы, ягоды. Желательно иметь лесополосы (ель, сосна) вдоль автомобильных дорог.

• Такие исследования необходимо проводить, чтобы следить за изменением почвы и разрабатывать мероприятия, предотвращающие ее загрязнение.
• Ценность этой работы заключается в изучении воздействия техногенных процессов на окружающую среду, чтобы осуществить прогноз ожидаемых изменений и при необходимости дать рекомендации для исправления уже имеющихся отрицательных последствий антропогенного воздействия на биосферу.
• Остается надеяться, что здравый смысл возобладает над индустриальным азартом, и удастся остановить массовое загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами, негативно влияющими на биохимические процессы живых организмов.
• Список использованной литературы:

Бочкарева Н.Ф. Экология России. 8-9 классы. – Калуга: Золотая аллея, 1997 стр. 97

Интернет — ресурсы

Петин А.Н. Экология Белгородской области – М.: Изд-во МГУ, 2002. -288 стр. 121

Савина Л.А. Я познаю мир: Детская энциклопедия: Химия. М.: АСТ, 1996. стр. 119 (Медь), стр.169 (свинец), стр. 155 (железо).

Трифонов Д.И., Трифонов В.Д. Как были открыты химические элементы: Пособие для учащихся. М.: Просвещение, 1980. стр.22 (медь), стр. 24 (свинец), стр.26

Качественное определение ионов тяжелых металлов в почве во внеурочных занятиях

Кабанова, И. Е. Качественное определение ионов тяжелых металлов в почве во внеурочных занятиях / И. Е. Кабанова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2017. — № 51 (185). — С. 280-282. — URL: https://moluch.ru/archive/185/47387/ (дата обращения: 02.02.2023).



В школьной программе и программах средних и высших учебных заведений обучение предмета химии занимает важное место, так как в повседневной жизни мы постоянно сталкиваемся с различными химическими процессами, происходящими в природе или быту.

Но для того, чтобы понять природу и значение этих процессов, необходимо не просто хорошо выучить тему, а провести химический эксперимент, который определяется путем проведения всевозможных опытов, что и предполагает, собственно, предмет химия.

Химический эксперимент помогает вызвать интерес к предмету, научить наблюдать процессы, освоить приемы работы, сформировать практические навыки и умения.

В сочетании с техническими средствами обучения он способствует более эффективному овладению знаниями, умениями и навыками.

Систематическое использование на уроках химии эксперимента поможет развить умения наблюдать явления и объяснять их сущность в свете изученных теорий и законов, сформировать экспериментальные умения и навыки.

Я остановила свое внимание на данной теме, так как, наша почва богата химическими элементами. Одни из которых приносят пользу организму человека, а другие — вред.

Поэтому, я считаю, что каждый из нас должен знать какое влияние оказывает на нас, на окружающую среду тот или иной химический элемент.

Практическая работа.

Опыт 1. Качественное определение иона Pb2+ впочве.

• Цель: научиться определять ионы Pb2 в почве.
• Реактивы иоборудование: пробы почвы, пробирки, спирт, дистиллированная вода, фильтры, раствор родизоната натрия (Na2C6O6).
• Последовательность выполнения опыта.

1. Измельчить собранную почву.
2. Подготовить водную вытяжку; определить химические элементы в почве, в воде. (В данной водной вытяжке почвы содержатся катионы тяжелых металлов).
3. На лист фильтровальной бумаги нанести несколько капель исследуемого раствора.
4. Добавить 1 каплю свежеприготовленного 0,2 % раствора родизоната натрия.

Выводы по результатам практической работы:

В присутствии ионов свинца образуется синее пятно или кольцо. При добавлении 1 капли буферного раствора синий цвет превращается в красный. Реакция очень чувствительна: обнаруживаемый минимум 0,1 мкг.

Опыт 2.1 Качественное определение ионов общего Feвпочве.

1. Цель: научиться определять ионы общего Fe в почве.
2. Реактивы иоборудование: пробы почвы, пробирки, спирт, дистиллированная вода, фильтры, раствор пероксида водорода(H₂O₂), раствор роданида натрия(KSCN).
3. Последовательность выполнения опыта:

1. Измельчить собранную почву.
2. Подготовить водную вытяжку; определить химические элементы в почве, в воде.
3. В пробирку помещают 10 мл исследуемого раствора, прибавляют 1 каплю концентрированной азотной кислоты.
4. Далее добавляют несколько капель раствора пероксида водорода и примерно 0,5 мл раствора роданида калия.

Вывод по результатам практической работы:

При содержании железа 0,1 мг/л появляется розовое окрашивание, а при более высоком — красное.

Опыт 2.2 Качественное определение ионов Fe2+ впочве.

• Цель: научиться определять ионы Fe2+ в почве.
• Реактивы иоборудование: пробы почвы, пробирки, спирт, дистиллированная вода, фильтры, раствор серной кислоты(H₂SO₄), раствор роданида натрия(KSCN).
• Последовательность выполнения опыта:

1. Измельчить собранную почву.
2. Подготовить водную вытяжку; определить химические элементы в почве, в воде.
3. К 1 мл исследуемой воды добавить 2–3 капли раствора серной кислоты.
4. Следом добавить 2–3 капли раствора роданида натрия.

Вывод по результатам практической работы:

Гексацианоферрат (III) калия, в кислой среде (рН ~ 3) образует с катионом Fe осадок турнбулевой сини темно-синего цвета.

Опыт 2.3 Качественное определение ионов Fe3+ впочве.

1. Цель: научиться определять ионы Fe3+ в почве.
2. Реактивы иоборудование: пробы почвы, пробирки, спирт, дистиллированная вода, фильтры, раствор соляной кислоты(HCl), раствор роданида натрия(KSCN).
3. Последовательность выполнения опыта:

1. Измельчить собранную почву.
2. Подготовить водную вытяжку; определить химические элементы в почве, в воде.
3. К 1 мл исследуемой воды прибавить 1–2 капли раствора соляной кислоты.
4. Далее добавить 2 капли раствора роданида натрия.

• Вывод по результатам практической работы:
• Гексацианоферрат (II) калия в слабокислой среде с катионом
• Fe образует темно-синий осадок берлинской лазури.

Опыт 3. Качественное определение ионов Mn2+ впочве.

1. Цель: научиться определять ионы Mn2+ в почве.
2. Реактивы иоборудование: пробы почвы, пробирки, спирт, дистиллированная вода, фильтры, 25 % раствор азотной кислоты, 2 % раствор нитрата серебра AgNO₃, 0,5 г персульфата аммония((NH₄)₂S₂O₈)), диоксид свинца(PbO₂).
3. Последовательность выполнения опыта:

1. Измельчить собранную почву.
2. Подготовить водную вытяжку; определить химические элементы в почве, в воде.
3. В колбу помещают 25 мл исследуемой воды, подкисляют несколькими каплями 25 %-ной азотной кислоты.
4. Далее прибавляют по каплям 2 %-ный раствор нитрата серебра до тех пор, пока продолжается помутнение.
5. Затем вводят 0,5 г персульфата аммония или несколько кристалликов диоксида свинца, нагревают до кипения.

Вывод по результатам практической работы:

В присутствии марганца при концентрации 0,1 мг/л и выше появляется бледно-розовая окраска.

Опыт 4. Качественное определение ионов Cu2+ впочве.

• Цель: научиться определять ионы Cu2+ в почве.
• Реактивы иоборудование: пробы почвы, пробирки, спирт, дистиллированная вода, фильтры, концентрированный раствор аммиака (NH4OH).
• Последовательность выполнения опыта:

1. Измельчить собранную почву.
2. Подготовить водную вытяжку; определить химические элементы в почве, в воде.
3. В фарфоровую чашку поместить 3–5 мл исследуемой воды, осторожно выпарить досуха.
4. На периферийную часть пятна нанести каплю концентрированного раствора аммиака.

1. Вывод по результатам практической работы:
2. Появление интенсивно синей или фиолетовой окраски свидетельствуете присутствии Cu+
3. Выводы по результатам практической работы:
4. Использование химического эксперимента в процессе преподавания поможет учащимся более эффективно освоить учебный материал, улучшить уровень наглядности на уроке.
5. Литература:

1. Вайнштейн Б. М. Практические занятия по химии. М., 1939,- 454с.
2. Назарова Т. С., Грабецкий А. А., Лаврова В. Н. Химический эксперимент в школе (Библиотека учителя химии). М., 1987,-240с.
3. Кристиан, Г. Д. Аналитическая химия в 2-х томах т.1 и т.2 / Г. Д. Кристиан. — М.: Бином. Лаборатория знаний, 2011,-1127с.
4. Иванова, М. А. Аналитическая химия и физико-химические методы анализа: Учебное пособие / М. А. Иванова. — М.: ИЦ РИОР, 2013. — 289 c.

Основные термины (генерируются автоматически): практическая работа, KSCN, водная вытяжка, дистиллированная вода, последовательность выполнения опыта, проба почвы, собранная почва, почва, ион, исследуемая вода.