Т Е М А : Изучение качества воды вСуздальских Озерах.
Руководитель темы :
Зощенко Г. Н. — учитель химии
Руководитель эксперимента:
Пругло Г. Ф. — доцент Спб ГТУРП
Работы выполнили:
Клименко Николай
Монастыренко Михаил
IX “ б “ класс
школа № 150
школа № 623
Санкт — Петербург
1996 год.Researching the quality (cleanliness) of water of the Susdalskie lakes.
NikolayKlimenko, school # 150, 10-th year
MichailMonastyrenko, school # 623, 10-th year
The Susdalskielakes are situated in limits of Saint-Petersburg and serve as a favorite resting place for manytown-dwelers. That’s why it’s important for water of these lakes to be clean.
We performedinvestigation that included determination of concentration of nitric compoundsin forms of nitrates, nitrites and ammonium salts.
All chemicalanalyses of water was done in… laboratory of СПГТУ РП.
The resultstells that water of 1-st and 2-nd lake consistence of nitric compounds is lowin all three forms and conforms with ecological standards. In water of 3-rdlake it’s observed high concentration of nitrites and ammonium salts thatsignificantly exceeds highest permissible concentrations. Concentration ofnitrites is 0.44 milligrams per liter and concentration of ammonium nitrogen is0.38 milligrams per liter. Ecological norms are correspondingly 0.08 and 0.38milligrams per liter maximum.
In same timesnow coverage of the lakes was analyzed, because it’s pollution also aggravatesthe ecology of the lakes.
The results ofresearch entered into the database of ecological condition of reservoirs ofSaint-Petersburg area.
Изучениекачества воды в Суздальских озерах.
Клименко Николай школа № 150
Монастыренко Михаил школа № 623
Суздальские озера находятся в черте городаСанкт — Петербурга и являются излюбленным местом отдыха горожан, в связи с чемк качеству воды в этих озерах предъявляются повышенные требования.
Нами было проведено исследование водыэтих озер на содержание в ней соединений азота в виде нитратов, нитритов иаммонийных солей.
Химический анализ воды проводили ваккредитованной экоаналитической лаборатории СПГТУ РП.
Результаты показали, что в первом ивтором озерах содержание азота во всех трех формах невелико и не достигаетпредельно допустимых концентраций ( ПДК ). В третьем озере наблюдаетсязначительное превышение ПДК по нитритам и аммонийным солям. Содержание азота нитритовдостигает 0.44 мг/л при ПДК равном 0.08 мг/л, а содержание аммонийногоазота составляет 0.38 мг/л при ПДК 0.50 мг/л.
Одновременно был проведен анализснежного покрова озер, загрязнение которого вместе со стоками от жилойзастройки на берегу озер вносят свой отрицательный вклад в состояние воды.
Результатыисследования имеют практическое значение:
данныеанализов внесены в банк данных об экологическом состоянии водоемовЛенинградской области.
Вступление
Есть в Санкт-Петербургеозера, носящие название Суздальских. Это чистейшие ключевые озера всегдаманили к себе петербуржцев. Здесь строили дачи и летние дворцы, купалисьлетом и катались на санях зимой. Здесь водилась рыба и гнездились птицы Новремена изменились. Вблизи озер на месте вырубленных лесов вырос огромный жилойрайон, появилась большая промышленная зона " Парнас ". Были проложенышоссейные и железные дороги, по ним двинулись потоки машин и тяжелыежелезнодорожные составы. Птицы стали покидать привычные гнездовья, звери уходилиподальше от человека, в загрязненных водоемах погибала рыба.
И хотя Суздальские Озералишь крохотный уголок нашего общего дома, их судьба не может не волновать.
В своей работе мы попытаемсяхотя бы разобраться в причинах загрязнения этих озер.
Зимой1996 года нами были взяты пробы воды и снега, анализ которых был проведен влаборатории аналитической химии Санкт-Петербургского государственноготехнологического университета растительных полимеров под руководствомсотрудников лаборатории
Круговорот азота
Азот является элементомисключительно важным для органической жизни. Около 16 — 17 % его входят всостав всех белковых веществ, служащих основой всех живых организмов. В природерассматриваемый элемент непрерывно проходит определенный цикл весьмамногообразных превращений.
Малая устойчивость азотистыхсоединений в условиях высоких температур и избытка водяного пара заставляетпредполагать, что при образовании земной коры и ее в дальнейшем охлаждениибольшая часть азота атмосферы сохранилась в свободном состоянии. Такиеазтотсодержащие минералы, как нитриды, если и возникали в значительныхколичествах, то должны были быть погребены в глубоких слоях Земли,изолированных от ее поверхности громадными массивами более летучих и легкихпород.
Необходимые для развитияболее высокоорганизованной материи — живого вещества — соединения связанногоазота могли образоваться на поверхности земной коры лишь после достаточного ееостывания. Необыкновенно частые и мощные электрические разряды в теплой и оченьвлажной атмосфере отдаленных геологических эпох обуславливали частичнуюдиссоциацию водяного пара на элементы и энергичное связывание атмосферногоазота в NO. Окись азота переходила затем в NO2 и азотную кислоту, котораявместе с дождем попадала в почву и взаимодействовала с имевшимися в последнейсолями. Т. о. первичным образованием соединений связанного азота Земля, повидимому,обязана грозам ( 1 ).
С развитием на нейорганической жизни соли азотной кислоты послужили важнейшим материалом длявыработки растениями основы их тканей — белковых веществ. Из растений белки частичнопереходят в организм животных, экскременты животных и их трупы, а также останкисамих растений возвращают почве взятый из нее связанный азот. Под воздействиемособых видов бактерий упомянутые останки “гниют”, т. е. претерпевают рядсложных биохимических изменений, причем в конечном счете содержавшийся в нихсвязанный азот переходит в аммиак и соли аммония ( 2 ) ( 3 ).
Эти конечные продукты вновьусваиваются растениями, частично подвергаются дальнейшей переработке в солиазотной кислоты ( 4 ) ( 5 ).
HNO3
и нитраты
1 2
5
6
N2 белок
4
7 3
NH3
и соли
аммония
2NH3 + 3O2 = 2HNO2 + 2H2O + 172 ккал ( 5 )
2HNO2 + O2 = 2HNO3 + 26 ккал ( 5 )
5C+ 4KNO3 = 2K2CO3 + 2CO2 + 2N2 + 360 ккал ( 6 )
2N2 + 6H2O + 3C + 83 ккал = 4NH3 + 3CO2 ( 7 )
NH3 + HNO3- NH4NO3 ( 5 )
2NaNO3 - 2NaNO2 + O2 ( 5 )
Нитриты
Нитриты появляются в водеглавным образом в результате биохимического окисления аммиака иливосстановления нитратов. В поверхностных водах в присутствии достаточныхколичеств кислорода при высоких значениях окислительно-восстановительногопотенциала доминируют процессы биохимического окисления.
Восстановление нитратов собразованием нитритов протекает в условиях дефицита кислорода в придонных слояхводы и в донных отложениях. В совокупности с другими ингредиентами концентрациянитратов и ее динамика и распределение в водоеме могут служить важнымипоказателями названных выше процессов. Присутствие в повышенных концентрацияхнитритов может свидетельствовать о загрязнении водоема.
Нитраты
Нитраты являются конечнымпродуктом биохимического окисления аммиака, образующегося главным образом в результатераспада белковых веществ.
В поверхностных водахнитраты обычно присутствуют в заметных количествах за исключением периодаинтенсивного развития фитопланктона в водоемах, когда содержание нитратов можетпадать до исчезающе малых величин.
Повышенная концентрациянитратов может свидетельствовать об имевшем место в предшествующий период фекальнымизагрязнении водоема.
Сведения об изменениях вконцентрации нитратов и соотношений между концентрациями остальных форм азотамогут быть использованы для характеристики интенсивности процессов самоочищенияи самоочищающей способности водоемов.
Аммонийный азот
В поверхностных водахаммонийный азот находится главным образом в виде ионов аммония и недиссоциированныхмолекул NH4OH.
Присутствие в незагрязненныхповерхностных водах ионов аммония связано с процессами деградации белковых веществ,дезаминирования аминокислот, разложением мочевины. Увеличение концентрацииионов аммония наблюдается поэтому в периоды отмирания водных организмов,особенно в зонах их скопления: в придонном сливе водоема, в слоях повышеннойплотности фито - и бактериопланктона.Ионы аммония могут образовываться в результате анаэробных процессоввосстановления нитратов и нитритов. Значительное количество ионов аммонияпоступает в природные воды с атмосферными осадками. Высокие концентрации ионоваммония характерны для поступающих в водоемы сточных вод и промстоковпредприятий пищевой, коксохимической, лесохимической и химической промышленности.
Повышенное содержание ионоваммония указывает на ухудшение санитарного состояния водоема.
Методика проведения анализов
Нитраты определялись наприборе ЭКОТЕСТ — 01 с помощью специальных электродов.
Нитриты — на фотоколориметрес реактивом Грисса по интенсивности окраски раствора.
Азот аммонийный — тем жеметодом ( по интенсивности окраски ) с фенолом и гипохлоритом.
Результаты представлены втаблице, из которой следует, что содержание нитратов во всех озерах оченьвысокое и достигает 34 мг/л при ПДК 40 мг/л.
Содержание нитритов в 1-м и2-м озерах не выше 0.04 мг/л, но в 3-м озере их показатель в 5 раз превышаетПДК.
Наименьшее содержание ионоваммония в 1-м и 2- озерах, а в 3-м озере оно превышает ПДК. Это связано как стем, что у берегов находятся заросли камыша, а также с тем, что у края водыстоят жилые постройки, стоки из которых попадая в озер, загрязняют его.
Однако, загрязнение озерпроисходит не только из-за сбросов грязных вод, но и из-за загрязненияатмосферы.
Анализ снежного покрова,сделанный в пробе снега 4 апреля 1996 года, показал, что в атмосферных осадкахприсутствуют нитраты, нитриты и аммонийный азот, которые вносят свой вклад вобщее содержание азота в воды озер.
Результаты анализов пробснега и воды, взятых на Суздальских Озерах.
№
Место
отбора
проб
Нитриты
NO2
ПДК 0.08 мг/л
Нитраты
NO3
ПДК 40 мг/л
Ион
NH4
ПДК 0.5 мг/л
1.
1-е озеро, середина
0.001
26.6
0.025
2.
1-е озеро, берег
0.04
30.0
0.005
3.
2- озеро, купальня
0.025
24.0
0.19
4.
протока во 2-е озеро
0.02
27.8
0.19
5.
3-е озеро, середина
0.438
34.2
0.78
6.
3-е озеро, берег
0.310
33.8
0.87
7.
Снег. 2-е озеро
0.085
0.7
0.38
Заключение.
Проведенные исследованияпоказали, что оценка качества окружающей среды невозможна без знания химии, ее законов и умения применять их напрактике. Регулярные анализы воды Суздальских озер позволили установить закономерностиизменения ее состава и выявить причины загрязнения этих озер. На основемониторинга ( постоянного планомерного наблюдения ) озер станет возможным предложить методы очистки их воды.
Л и т е р а т у р а
1. В. В. Некрасов “Курс Общей Химии “
2. “ Унифицированные методы анализа вод СССР “ В.1.
Л.Гидрометиздат 1978 г.
3. Ф. Г. Фельдман, Г. Е. Рудзитис “ Химия “
М.“Просвещение” 1990 г.