Определение рН кислотных осадков

Министерство образования РФ

Владимирский Государственный Университет

Кафедра экологии

Лабораторная работа №1.

Определение рН кислотных осадков

Выполнил студент              

                                                                             Приняла

Владимир, 2002 г.

Цель работы: научиться определять кислотность атмосферных осадков.

Оборудование: мерный цилиндр емкостью 250 мл, тест-системы для определения рН природных вод и атмосферных осадков.

Кислотными называются любые осадки, кислотность которых выше нормальной. Это осадки с рН 5.5 и ниже. Они обусловлены присутствием серной H₂SO₄ и азотной HNO₃ кислот. Присутствие в формулах серы и азота указывает на то, что проблема связана с выбросом этих элементов в воздух.

Наиболее распространенными соединениями серы, поступающими в атмосферу, являются диоксид серы SO₂, сульфаты SO₄, сероуглерод CS₂ и сероводород H₂S. Они попадают в атмосферу как естественным путем, так и в результате антропогенной деятельности. В последнем случае сера попадает в атмосферу в виде своего диоксида, его основным источником является уголь. Металлургическая промышленность – источник SO₂. Однако основной вред окружающей среде наносит не диоксид серы, а продукт его окисления – SO₃. Он растворяется в капельках воды с образованием серной кислоты:

SO₃+H₂O=H₂SO₄

Загрязнение атмосферы оксидами азота сравнительно невелико, но в районах с развитой химической промышленностью в воздухе повышено содержание NO и NO₂. Оксиды азота поступают в воздух при сжигании всех видов природного топлива. Монооксид азота NO образуется в ДВС при прямом взаимодействии кислорода с азотом, на 1 км пробега его выделяется  1-2 грамма. NO, в свою очередь может реагировать с кислородом:

2NO+O₂=2NO₂

Образуется диоксид азота, растворяющийся в воде:

3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO

Указанные вещества выпадают на землю вместе с осадками, которые становятся кислотными. Их рН зависит от количества как кислот, так и воды.

Влияние кислотных осадков на экосистемы осуществляется различными путями:

1. Влияние на водные экосистемы. Здесь значение рН среды чрезвычайно важно, поскольку от него зависит деятельность всего организма. В пресноводных озерах рН, обычно, составляет 6-7, при его изменении всего на единицу организмы испытывают стресс и часто погибают. Случается это не столько из-за прямого действия ионов Н⁺, сколько из-за невозможности размножения. В дополнение ко всему кислотные осадки растворяют алюминий и тяжелые металлы, которые попадают в воду и вызывают аномалии развития эмбрионов рыб.

2. Влияние на леса. Кислоты нарушают защитный восковой покров листьев, делая растения уязвимыми для паразитов. Пониженный рН увеличивает выщелачивание биогенов, а значит, замедляется рост деревьев, они становятся уязвимыми для врагов и засух. Сказывается также чувствительность многих растений к алюминию, который высвобождается по указанной выше причине.

3. Снижение буферной емкости. Защитить систему от изменения рН может буфер. Это вещество, способное поглощать или высвобождать ионы водорода при данном уровне рН. В качестве буфера в водоемах и почвах содержится известняк CaCO₃. Реагируя с кислотой, известь попросту расходуется, поэтому можно говорить о буферной емкости системы.

4. Влияние на людей и изделия. Одно из наиболее ощутимых последствий кислотных осадков – разрушение произведений искусства из известняка и мрамора. Также ускоренно коррозируют металлоконструкции, нарушается целостность лакокрасочных покрытий. Повышенное содержание алюминия вызывает болезнь Альцгеймера.

Результаты экспериментов.

Измерение кислотности производилось 3 раза. рН вычислялся на основе количества щелочи, потребовавшегося для нейтрализации 25 мл осадков:

V_щС_щ=С_к.осV_к.ос

рН=-lg(С_к.ос)

Таблица 1. Количество израсходованной щелочи.

Вывод.

рН у исследованного образца чрезвычайно низкий, почти в два раза меньше нормы. Этот факт говорит о том, что в местности, где была взята проба, развита промышленность, а экологическим проблемам уделяется крайне мало внимания. Между тем, повышенная кислотность крайне отрицательно сказывается как на здоровье человека, так и на состоянии окружающей среды в целом.