ЛАБОРАТОРНІ ЕКОЛОГІЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ

Міністерство освіти і науки україни

УЖГОРОДСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Хімічний факультет

Кафедра екології та охорони навколишнього середовища

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

До вивчення курсу: „Містобудівна екологія”, – для студентів ІІІ курсу
інженерно-технічного факультету; спеціальність: 7.09.21.03 ”Міське будівництво і господарство”

Ужгород - 2003

У методичних вказівках з навчального курсу: ”Містобудівна екологія”, - для студентів ІІІ курсу інженерно-технічного факультету – лабораторні роботи по екологічному дослідженню атмосфери, гідросфери, ґрунтів та відходів. Корисними є екологічні поради, а також додатки, що містять цінну інформацію.

Укладачі: кандидат хімічних наук, доц. Л.В. Трапезнікова,

доктор хімічних наук, проф. С.Ю. Чундак,

кандидат технічних наук, доц. М.Р. Хархаліс

Рецензенти: доктор хімічних наук, проф. Я.Р. Базель,

кандидат хімічних наук, доц. Р.Т. Марійчук

Рекомендовано

Вченою Радою хімічного факультету УжНУ
протокол № 4 від 18.ХІ.2003 р.
Редакційно-видавничою радою УжНУ
протокол № 4 від 26.ХІ.2003 р.

Ó Ужгородський національний університет

ЗМІСТ

Правила техніки безпеки при роботі в хімічній лабораторії

Лабораторна робота №1

Визначення фізичних властивостей води.

Лабораторна робота №2

Визначення рН, кислотності, лужності і жорсткості води.

Лабораторна робота №3

Вивчення аерозольної забрудненості повітря.

Лабораторна робота №4

Збирання твердих частинок, що попадають в повітря.

Лабораторна робота №5

Одержання водної витяжки. Визначення складу водорозчинних сполук в ґрунті за аналізом водної витяжки.

Лабораторна робота №6

Визначення актуальної кислотності ґрунтів.

Лабораторна робота №7

Визначення механічного складу ґрунтів у полі.

Лабораторна робота №8

Утилізація цинк- і фосфорвміщуючих рідких відходів шляхом хімічного осадження періодичним способом.

Лабораторна робота №9

Розділення сумішей фізичними методами. Розділення суміші заліза з сіркою.

Побутові та виробничі відходи. Санітарна очистка міст.

Лабораторна робота №10

Першочергова обробка відходів – розділення фаз. Тверді відходи у вигляді суміші заліза з сіркою. Розділення суміші заліза з сіркою.

ДОДАТКИ

ЛАБОРАТОРНІ ЕКОЛОГІЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ.. 4

ЕКОЛОГІЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ВОДНИХ ДЖЕРЕЛ МІСТ. 7

Лабораторна робота №1 ВИЗНАЧЕННЯ ФІЗИЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ВОДИ.. 8

Лабораторна робота №2 ВИЗНАЧЕННЯ рН, КИСЛОТНОСТІ, ЛУЖНОСТІ Й ЖОРСТКОСТІ ВОДИ 13

ЕКОЛОГІЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ АТМОСФЕРИ МІСТ. 17

Лабораторна робота №3 ВИВЧЕННЯ АЕРОЗОЛЬНОІ ЗАБРУДНЕНОСТІ ПОВІТРЯ.. 17

Лабораторна робота № 4 ВИЗНАЧЕННЯ КІЛЬКОСТІ ТВЕРДИХ ЧАСТИНОК, ЩО ВИПАЛИ З ПОВІТРЯ 19

ВИЗНАЧЕННЯ КІЛЬКОСТІ ТВЕРДИХ ЧАСТИНОК В ОДИНИЦІ ОБ'ЄМУ ПОВІТРЯ. 19

ВИВЧЕННЯ ЕКОЛОГІЧНОГО СТАНУ ҐРУНТУ МІСТ. 21

ЛАБОРАТОРНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ҐРУНТУ ПІДГОТОВКА ҐРУНТУ ДО АНАЛІЗУ.. 22

ВИВЧЕННЯ КИСЛОТНОСТІ ҐРУНТІВ.. 23

Лабораторна робота №5 ОДЕРЖАННЯ ВОДНОЇ ВИТЯЖКИ. ВИЗНАЧЕННЯ СКЛАДУ ВОДОРОЗЧИННИХ СПОЛУК В ҐРУНТІ ЗА АНАЛІЗОМ ВОДНОЇ ВИТЯЖКИ.. 24

Лабораторна робота №6. ВИЗНАЧЕННЯ АКТУАЛЬНОЇ КИСЛОТНОСТІ ҐРУНТІВ.. 24

Лабораторна робота №7 ВИЗНАЧЕННЯ МЕХАНІЧНОГО СКЛАДУ ҐРУНТІВ У ПОЛІ. 25

ПОБУТОВІ ТА ВИРОБНИЧІ ВІДХОДИ. САНІТАРНА ОЧИСТКА МІСТ. 25

Лабораторна робота №8 РОЗДІЛЕННЯ СУМІШЕЙ ФІЗИЧНИМИ МЕТОДАМИ. РОЗДІЛЕННЯ СУМІШІ ЗАЛІЗА З СІРКОЮ... 29

Лабораторна робота №9 УТИЛІЗАЦІЯ ЦИНК- І ФОСФОРВМІЩУЮЧИХ ВІДХОДІВ ШЛЯХОМ ХІМІЧНОГО ОСАДЖЕННЯ ПЕРІОДИЧНИМ СПОСОБОМ... 30

ДОДАТКИ.. 31

Додаток 1 ЗАКОНИ ТА ЗАКОНОДАВЧІ АКТИ В ГАЛУЗІ ОХОРОНИ НАВКОЛИШНЬОГО ПРИРОДНОГО СЕРЕДОВИЩА, ЩО ДІЮТЬ В УКРАЇНІ. 31

Додаток 2 ДЕЯКІ БАГАТОСТОРОННІ УГОДИ В ГАЛУЗІ ОХОРОНИ ПРИРОДИ.. 31

Всесвітні 31

Додаток 3 ЧЕРВОНА КНИГА УКРАЇНИ.. 34

Додаток 4 ЗАПОВІДНИКИ Й НАЦІОНАЛЬНІ ПРИРОДНІ ПАРКИ УКРАЇНИ.. 36

Додаток 5 ЗМЕНШЕННЯ РІЗНОМАНІТТЯ ЖИВОГО СВІТУ ПІД ВПЛИВОМ ДІЯЛЬНОСТІ ЛЮДИНИ 37

Додаток 6 ГРАНИЧНО ДОПУСТИМІ КОНЦЕНТРАЦІЇ (ТИМЧАСОВІ НОРМИ, ПРИЙНЯТІ В УКРАЇНІ В 1991 р.) 38

Додаток 7 ШКАЛА ІНТЕНСИВНОСТІ ШУМУ, дБ. 40

Додаток 8 НАЙПОШИРЕНІШІ РАДІОНУКЛІДИ, ЩО УТВОРЮЮТЬСЯ ПРИ РОЗПАДІ УРАНУ-235, У ТОМУ ЧИСЛІ В ЯДЕРНИХ РЕАКТОРАХ.. 41

Додаток 9 СТУПЕНІ ОПРОМІНЕННЯ ЛЮДИНИ.. 41

Додаток 10 КЛАСИФІКАЦІЯ АВАРІЙ НА АЕС І ЗАХОДИ ЩОДО ЇХ ЛІКВІДАЦІЇ. 42

Додаток 11 ПОГЛИНАННЯ СОНЯЧНОЇ ЕНЕРГІЇ РІЗНИМИ ПОВЕРХНЯМИ (СОНЦЕ В ЗЕНІТІ) 43

Додаток 12 ДЕЯКІ ДАНІ ПРО ШКІДЛИВИЙ ВПЛИВ ЧАДНОГО ГАЗУ НА ЛЮДИНУ.. 43

Додаток 13 ВПЛИВ НА ЗДОРОВ'Я ЛЮДИНИ ДЕЯКИХ ЗАБРУДНЮВАЧІВ.. 44

Додаток 14 НАЙПОШИРЕНІШІ ТОКСИЧНІ ПОБУТОВІ РЕЧОВИНИ.. 45

Додаток 15 БЕЗПЕЧНІ ЗАМІННИКИ ДЕЯКИХ ТОКСИЧНИХ ПОБУТОВИХ ЗАСОБІВ.. 45

Додаток 16 рН-ІНДИКАТОРИ.. 46

Додаток 17 ВТРАТИ ВІД НЕРОЗУМНОГО ГОСПОДАРЮВАННЯ.. 48

Додаток 18 ПРО ШКІДЛИВІСТЬ ПАЛІННЯ.. 49

Додаток 19 БОРОТЬБА ЗІ СНІДом.. 50

Додаток 20 ВИЗНАЧЕННЯ НАПРУЖЕНОСТІ ЕКОЛОГІЧНОЇ СИТУАЦІЇ (ЗА М. Ф. РЕЙМЕРСОМ) 51

Додаток 21 РОСЛИНИ В НАРОДНОМУ ЕПОСІ УКРАЇНЦІВ.. 53

Додаток 22 ЗАПОВІТ-ЗВЕРНЕННЯ ДО МОЛОДІ ВІДОМОГО НАРОДНОГО ЦІЛИТЕЛЯ Й ФІЛОСОФА ПОРФИРІЯ КОРНІЙОВИЧА ІВАНОВА.. 57

Додаток 23 ЕКОЛОГІЧНИЙ МАНІФЕСТ (ЗА М. Ф. РЕЙМЕРСОМ) 58

СПИСОК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ.. 62

ЛАБОРАТОРНІ ЕКОЛОГІЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ

Лабораторні дослідження відіграють важливу роль у роботі еколога. Без визначення основних життєво важливих параметрів природного середовища (водного, повітряного, ґрунтів тощо) неможливо зробити правильні висновки про стан цього середовища й здійснювати моніторинг цих параметрів. Різноманітне лабораторне устаткування для екологічних досліджень (електронні прилади, хімічні реактиви та їх набори, так звані «кіти», посуд тощо) пропонується сьогодні багатьма фірмами — «Коле-Пармер», «Х'юлет-Пакард», «Олдріч», «Сігма» (США), «Ферак», «Серва» (Німеччина), «Флюка» (Швейцарія), «Хатч», «Міл-ліпор» (Канада), «Алсі» (Україна) тощо. Деякі хімреактиви та просте обладнання для проведення аналізів можна придбати у вітчизняних магазинах, таких як «Медприлади», «Хімреактиви», «Техприлад» тощо. У колишньому СРСР для геологічних організацій і санепідстанцій випускалися похідні лабораторії, такі як Польова лабораторія А.А.Рєзнікова, Похідна лабораторія ПГЛ-РС-3 тощо, які містили обладнання й реактиви для проведення деяких основних екологічних аналізів, зокрема води. Такі лабораторії теж можуть бути використані для лабораторних занять зі студентами.

З'являються нові, спрощені методи проведення подібних аналізів. Серед них привертає увагу використання індикаторного паперу «Ін-дам». Розроблений метод фірмою «Селекція» (Молдова, м. Бельці). Він дає змогу швидко визначити суму нітратів і нітритів у рідинах (воді, молоці, соку рослин). Для такого аналізу взагалі не потрібно ніякого обладнання: крапля досліджуваної рідини наноситься на індикаторний папір, який, залежно від вмісту азотних сполук, забар­влюється в різні відтінки червоного кольору. Порівнюючи це забарвлення з еталонною табличкою, що є в наборі, можна визначити вміст нітратів і нітритів у рідині з точністю ± 10 мг на 1 кг маси. Цим же методом можна визначити рівень забезпеченості рослин азотним харчуванням. Можна використовувати також агрохімічний набір «Садовод», розроблений Полтавським заводом медичного скла й Центральним інститутом агрохімічного обслуговування сільського господарства. Він містить реактиви і обладнання для визначення безпосередньо в полі таких важливих показників ґрунту, як рН, вмісту нітратів, фосфатів і калію. Набір дуже компактний (легко поміщається в кишені) й недорогий. Оскільки спеціальних лабораторій, що виконують екологічні аналізи, в Україні ще дуже мало, то кожне дослідження, а також ті, що виконуватимуться в межах програми з екології, матимуть не лише навчально-пізнавальне, а й практичне значення. Це означає, що фактичні дані лабораторних досліджень, зібрані групою, будуть ко­рисні не лише студентам групи, а й місцевій районній санепідемстанції чи групі «Грінпіс», з якими студенти повинні налагодити тісні контакти й обмін даними. Крім того, бажано встановити тісні контакти з іншими вищими навчальними закладами міста. У цьому разі можна було б координувати екологічні дослідження в різних частинах території чи водного басейну. Так, студенти навчальних закладів можуть відібрати проби води в різних частинах річки, що протікає через місто, а ці дані порівняти, отримавши більш вичерпну картину щодо екологічного стану річки. Значну екологічну проблему в наш час становлять різні хімічні речовини (сьогодні їх кількість налічує вже понад мільйон), що синтезуються хімічною промисловістю, потрапляють в навколишнє природне середовище внаслідок витоків, скидів погано очищених стічних вод, аварій, розкладання відходів на звалищах тощо. Тому велике значення має розробка й застосування сучасних надійних і високоточних експрес-методів визначення таких речовин, присутніх іноді в слідових і ультраслідових кількостях. Серед небезпечних забруднювачів природного середовища є речовини з канцерогенною (такою, що викликає рак) і мутагенною дією, багато з них дуже стійкі (зберігаються в природі роками), є чимало й таких, які самі по собі малошкідливі, але продукти їх розпаду (метаболіти) мають високу отруйність чи мають інший шкідливий вплив на живі організми. Згадаємо лише деякі групи таких небезпечних забруднювачів води, повітря, ґрунтів тощо: діоксини, пестициди, поліхлоровані біфеніли, поліхлорфеноли, нітрофеноли, поліциклічні ароматичні вуглеводні, галогенвуглеводні, розчинники, альдегіди й кетони, бензидини й аміни, важкі метали і ще багато інших (додатки 6,13). Для виявлення малих кількостей цих різноманітних небезпечних речовин і продуктів їх розкладу, що утворюються в природному середовищі, розроблені й постійно удосконалюються сучасні ана­літичні методи. Серед них найефективнішими вважаються хроматографічний і спектроскопічний аналізи. Використання цих методів, зокрема в Україні, стримується високою вартістю приладів для таких аналізів. Вкажемо деякі з найсучасніших аналітичних методів, що інтенсивно розвиваються і на даних їх все більше починають базуватись прийняття рішень такими державними орга­нами, як Міністерство охорони навколишнього природного середовища, державна служба санепідемстанцій тощо.

Одним з основних аналітичних методів при аналізі об'єктів природного середовища є газова хроматографія. Характеризується вона високою роздільною властивістю (тобто здатністю розділяти суміш невідомих хімічних речовин на складові компоненти); метод дуже гнучкий, оскільки дає змогу застосовувати різні детектори. Одним з основних детекторів є полуменево-іонізаційний, а для визначення галогенвуглеводнів застосовується детектор електронного захвату, для виявлення азотних і фосфорних агрохімічних препаратів розроблено спеціальний N/Р-детектор.

Сучасним різновидом звичайної газової хроматографії є паро-фазний аналіз, розроблений для визначення високолетких і погано розчинних у воді речовин; він має набагато вищу чутливість, ніж звичайна газова хроматографія.

Високоефективна рідинна хроматографія вважається найціннішим способом виявлення малолетких речовин. За цим методом їх визначають при кімнатній температурі, що дає змогу уникнути труднощів, пов'язаних з розкладанням таких речовин при високих температурах. Установки рідинної хроматографії, як і при попередньому методі, використовують різноманітні детектори: ультрафіолетовий, флюорометричний, електрохімічний, детектор з діодною матрицею. Про можливості сучасної рідинної хроматографії свідчить такий факт: застосування електрохімічного детектора дає змогу визначити речовини при їх концентрації порядку 10^-12г в мілілітрі проби!

Разом з газовою хроматографією застосовується мас-спектроскопія, яка є ефективним методом визначення й структурного аналізу органічних речовин невідомого складу.

Сучасні квадрупольні мас-спектрометри використовують іонізацію речовини електронним ударом або хімічним методом. Одним з найсучасніших детекторів є атомноемісійний, його застосування дає змогу значно спростити під­готовку проб до аналізу й аналізувати складні суміші. Інфрачервоне спектрометричне детектування відноситься до методів, що не руйнують речовину проби, що дає змогу успішно поєднувати його з іншими методами. Так, сполучення інфрачервоного й мас-спектроскопічного детектування з газовою хроматографією дає надзвичайно важливу інформацію про ізомерний склад речовин і є одним з наймогутніших сучасних аналітичних методів. Сучасні мас-спектрометри й хроматографи зарубіжних фірм, таких як Х'юлет-Пакард, спарені з комп'ютерами й результати аналізу виводять на дисплей. Ці графіки можна порівняти з еталонним зображенням, введеним у пам'ять комп'ютера, причому пошук та ідентифікацію речовин може виконати сама машина за спеціальними програмами SСАN або SІМ. В першому випадку порівнюють отриманий спектр з бібліотечним. У режимі SІМ аналізуються значення маси, що відповідають компоненту, який вивчається. Ці дані зображуються у вигляді мас-хроматограм, після інтегрування яких компонент можна ідентифікувати й кількісно визначити навіть у дуже низьких концентраціях.

Капілярний електрофорез — один з найцікавіших сучасних аналітичних методів; для нього властиві висока продуктивність і розрізнення, висока швидкість аналізу, мінімальна потреба речовин для аналізу й кількості розчинів, що використовуються. Сучасні установки дають змогу проводити до двох десятків аналізів з максимальною автоматизацією ходу їх виконання. Крім того, сучасні установки для електрофорезу дуже прості в роботі і не вимагають якоїсь спе­ціальної складної підготовки персоналу. Проведення екологічних лабораторних занять у межах практикуму покликане поглибити знання слухачів у галузі екології, виробити в них реальне уявлення про значення для екосистем окремих параметрів середовища, а також про взаємодію цих параметрів між собою. Лабораторні заняття слід поєднувати з польовими спостереженнями —наприклад, під час польових маршрутів відбирання проб води, повітря тощо, які потім аналізуються під час лабораторних занять. Залежно від можливостей інституту чи навчальної групи (наявності того чи іншого обладнання, фінансових можливостей тощо) ці дослідження можуть бути спрощеними чи, навпаки, ускладненими. Наприклад, при наявності електронних приладів типу рН-метрів лабораторні дослідження води можна проводити в польових умовах поблизу водного джерела, у противному разі відібрані проби води можуть бути проаналізовані в лабораторних умовах хімічними, колориметричними чи іншими методами (залежно від наявності того чи іншого обладнання й реактивів). Проведення багатьох хімічних аналізів і досліджень пов'язане з використанням агресивних і небезпечних реактивів, таких, як кислоти тощо; тому необхідно постійно знайомити студентів з правилами й методами безпечного проведення лабораторних занять, а самі ці заняття повинні бути забезпечені засобами безпеки й охорони (витяжною шафою, захисними рукавичками й окулярами тощо); реактиви слід зберігати в сейфі чи металевій шафі, що замикається. Оскільки деякі види занять передбачають тривалий експеримент (протягом кількох занять), то ці заняття бажано проводити в спеціальній кімнаті (кабінеті).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: