Методы определения свинца почве

Органические отбросы, биогенные вещества и тепло наносят вред водным экосистемам тогда, когда перегружают их. Загрязненная ими вода может при благоприятных условиях очиститься сама. Однако есть загрязнители, которые абсолютно чужды экосистемам. Поэтому их вред более существен. Среди таких загрязнителей особое место занимают металлы.

Токсикология свинца изучена очень тщательно, т.к. его содержание в окружающей среде растет сейчас небывало быстрыми темпами в результате деятельности человека.

Еще во времена Древнего Рима отмечались случаи отравлений людей, использовавших свинцовую посуду.

Деятельность человека привела к серьезным нарушениям в природном цикле свинца:

Перемещение свинца в окружающей среде (по Р.Р. Брукс)

Загрязнение воды, проходящей по трубам;
Вымывание свинца из пород и руд;
Рудоперерабатывающие процессы;
Получение чушкового свинца;
Прокат труб;
Получение этилированного бензина;
Автомобильные выхлопы;
Абсорбция свинца растениями из загрязненной атмосферы;
Употребление человеком в пищу загрязненной с/х продукции;
Использование загрязненной питьевой воды;
Попадание свинца в растения через корневую систему;
Выбросы в атмосферу при выплавке;
Поедание загрязненных растений животными;
Употребление человеком в пищу мяса с/х животных, выращенных на загрязненных кормах;
Изготовление свинецсодержащих красок;
Попадание свинца с красками в организм человека;
Покрытие посуды свинцовой глазурью;
Попадание свинца в пищу из глазурованной посуды.

Свинец попадает в воду различными путями. В свинцовых трубах и других местах, где возможен контакт этого металла с водой и кислородом воздуха, идут процессы окисления:

В подщелоченной воде свинец может накапливаться в значительных концентрациях в результате образования растворимых плюмбитов:

Если в воде присутствует СО₂, то это приводит к образованию довольно хорошо растворимого гидрокарбоната свинца.

Ежегодное мировое потребление свинца составляет около 3 млн.тонн, из которых 40% используют для производства аккумуляторных батарей, 20% тетраэтил свинца (ТЭС) и тетраметил свинца — присадок к бензину, 12% — в строительстве, 6% — для покрытия кабелей.

Тетраэтил свинец (С₂ Н₅)₄ Pb и тетраметил свинец (CH₃)₄Pb — это летучие ядовитые жидкие вещества, которые добавляют до сих пор как антидетонирующие присадки к бензинам. Поэтому выхлопы автомобилей — наиболее серьезный источник загрязнения окружающей среды свинцом.

Концентрация свинца в воздухе некоторых городов 5 мкр/см 3 , и эта величина ежегодно увеличивается на 5%. Вдоль автомобильных дорог свинец абсорбируют растения (из воздуха, а не из почвы!), этот же процесс происходит при загрязнении поверхностных слоев вод. В воду свинец может попадать из загрязненных им почв.

Еще совсем недавно при приготовлении красок широко использовались свинцовые пигменты. Для этих целей, в частности, употребляли такие соединения, как хромат свинца PbCrO₄ (“желтый крон”) и ортоплюмбат свинца Pb₂PbO₄(сурик). Известные свинцовые белила содержат основной карбонат свинца Pb(ОН)₂ . 2 PbCO₃.

Неорганические соединения свинца (Pb 2+ ) нарушают обмен веществ и являются ингибиторами ферментов, у детей вызывая умственную отсталость, заболевания мозга. Попадая в клетки, свинец дезактивирует ферменты. Свинец может заменять кальций в костях, становясь постоянным источником отравления. Органические соединения свинца еще более токсичны. Степень отравления свинцом определяют по концентрации его в крови. Безопасным уровнем содержания его считается (0,2 — 0,8) . 10 -4 %.

Методы борьбы со свинцовым загрязнением

Важнейшая проблема загрязнения воздуха — выхлоп автомобильного двигателя и очистка выхлопа. Если уменьшать количество Pb в присадках, то увеличивается выброс других загрязнителей (прежде всего СО). Тем не менее, во многих странах концентрация свинца в бензине снижена до 1 — 0,3 г/л. Однако даже 1 г Pb способен загрязнить на уровне ПДК около 1 400 000 м 3 воздуха. Решается вопрос о заменителях тетраэтил свинца; конструирования принципиально новых двигателей, работающих на “не этилированном”, т.е. не содержащем свинцовых присадок бензине, либо потребляющих “альтерна-тивное” горючее.

Ещё одна важная проблема — извлечение свинца из сточных вод (и его возвращение в производство).

При отравлении свинцом применяют метод хелатизации с использованием широко известного комплексообразователя этилдиаминтетра ацетона (ЭДТА) или 2,3 — димеркаптопропанола. Свинец в этих случаях выводится с мочой в виде хелатов. Метод позволяет снизить процент летальных исходов у отравившихся детей с 70 до 5%.

Мы предлагаем методику обнаружения (Pb) в почве и растительности. Методика была апробирована нашим направлением в эколагере — 97.

Определение содержания ионов свинца в почве

колбы конические 250 мл — 3 шт.;
стаканы химические 100 мл — 3 шт.;
пробирки ПХ-16 — 3 — 6 шт.;
пипетки (колбы) мерные 5 мл — 3 шт.;
мерный цилиндр 50 мл — 1 шт.;
нагреватель НЛШ;
штатив для пробирок;
палочки стеклянные — 3 шт.;
весы учебные ВГУ;
фильтры бумажные — 6 шт.;
воронки — 3 шт.;
водяная баня.

Азотная кислота 1 : 3;
Соляная кислота (1 : 2) или р-р NaCl 5%;
р-р KI (5%);
р-р хромата калия;
Уксусная кислота 1 : 3;
Вода дистиллированная.

Отберите образцы почв (1 — 2 столовых ложки в зависимости от влажности почвы) в трех пунктах на различном расстоянии от автомагистрали.
Взвести на фильтрах, предварительно уравновесив их на весах по 10 г каждого образца почвы.
Перенесите навески в пронумерованные конические колбы (№ 1,2,3). Налейте в каждую по 15 мл HNO3, взболтайте в течение 2 — 3 минут. Полученные вытяжки отфильтруйте в пронумерованные стаканы, используя для каждой вытяжки свой фильтр.
Для анализа из каждого стакана возьмите по 5 мл фильтрата и поместите в три пронумерованные пробирки, используя для этого мерные пипетки.
Проведите осаждение ионов свинца в пробирках одним из предложенных ниже способов, прилив равные объемы реактивов.

Pb 2+ + 2HCl =PbCl₂(белый осадок) реакцию проводить на холоде

Pb 2+ + 2KI = PbI₂ (золотистые кристаллы). Реакцию проводить в присутствии уксусной кислоты — 10 капель нагреть на водяной бане, а затем охладить.

Поставьте пробирки в штатив, дайте осадкам настояться. Сравните вывод о содержании ионов свинца в почве на различном расстоянии от автомагистрали.

Методика определения наличия свинца в растительности,
произрастающей на разном расстоянии от автомагистрали

Источник

определение содержания свинца в почве школьного участка

методика определения содержания свинца в почве: результаты и предложения

Скачать:

Вложение	Размер
opredelenie_soderzhaniya_svintsa_v_pochve.doc	911.5 КБ

Предварительный просмотр:

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «ШКОЛА №15 Г. ФЕОДОСИИ РЕСПУБЛИКИ КРЫМ»

Секция: Антропологическое воздействие

на экосистемы Крыма

Шайтор Мария Васильевна

Ученица 10-А класса

Руководитель: учитель химии

Соловьева Ирина Вагифовна

2.1.Свинец в истории

2.2.Химические свойства и область применения элемента

2.3.Вредное воздействие свинца на здоровье человека

2.4.Источники свинцового загрязнения

2.6.Методы борьбы со свинцовым загрязнением

3.1.Определение содержания ионов свинца в почве

3.2.Методика определение наличия свинца в растительности

3.3. Объекты исследования

4.1. Содержание ионов свинца в почве

4.2. Определение наличия свинца в растительности

Выводы и предложения

Органические отбросы, биогенные вещества и тепло наносят вред экосистемам тогда, когда перегружают их. Загрязненная ими вода, почва и воздух может при благоприятных условиях очиститься сама. Однако есть загрязнители, которые абсолютно чужды экосистемам. Поэтому их вред более существен. Среди таких загрязнителей особое место занимают металлы.

Токсикология свинца изучена очень тщательно, т.к. его содержание в окружающей среде растет сейчас небывало быстрыми темпами в результате деятельности человека. Еще во времена Древнего Рима отмечались случаи отравлений людей, использовавших свинцовую посуду. Деятельность человека привела к серьезным нарушениям в природном цикле свинца. Как известно, что соединения свинца содержится в выхлопных газах автомобилей.

Необходимость данной работы возникла в результате того, что около школы проходит автомагистраль областного значения. Работа преследует образовательные и исследовательские цели.

Неграмотность населения в вопросах опасности свинцового отравления одна из главнейших проблем, несущая экологическую угрозу здоровья населения. Информирование населения поможет бороться за применение экологически чистых технологий.

Цель работы: определение содержания свинца в растительности и почве около школы.

с помощью методик определить содержание свинца в почве и растительности около дороги и на пришкольной территории;
определить наиболее опасные участки пришкольной территории по уровню загрязнения свинцом;
определить основные источники загрязнения территории школы свинцом;
предложить пути решения по снижению уровня загрязнения свинцом на пришкольном участке.

2.1.Свинец в истории

Свинец известен с III — II тысячелетия до н.э. в Месопотамии, Египте и других древних странах, где из него изготовляли большие кирпичи (чушки), статуи богов и царей, печати и различные предметы быта. Из свинца делали бронзу, а также таблички для письма острым твердым предметом. В более позднее время римляне стали изготовлять из свинца трубы для водопроводов. В древности свинец сопоставлялся с планетой Сатурн и часто именовался Сатурном. В средние века, благодаря своему тяжелому весу, свинец играл особую роль в алхимических операциях, ему приписывали способность легко превращаться в золото. Вплоть до XVII в. свинец нередко путали с оловом. На древнеславянских языках он именовался оловом; это название сохранилось в современном чешском языке (О1оуо). Древнегреческое название свинца (Олово), вероятно, связано с какой-либо местностью. Неясно происхождение русского слова свинец. Один из ученных свое время предложил связывать его со словом вино, так как у древних римлян (и на Кавказе) вино хранили в свинцовых сосудах, придававших ему своеобразный вкус; этот вкус ценили столь высоко, что не обращали внимания на возможность отравления ядовитыми веществами.

2.2.Химические свойства и область применения элемента

Свинец — элемент IV группы 6-го периода периодической системы Д. И. Менделеева, п. н. 82, атомная масса 207,19. Самородный свинец встречается редко, наиболее важный минерал — галенит (свинцовый блеск) РЬ8. Свинец — мягкий, ковкий и пластичный металл серого цвета. На воздухе быстро покрывается тонким слоем окиси, защищающим его от дальнейшего окисления. В электрохимическом ряду напряжений свинец стоит непосредственно перед водородом. Разбавленная соляная и серная кислоты почти не действуют на свинец вследствие малой растворимости РЬС12 и РЬ804. Легко растворяется в азотной кислоте. Свинец так же, как и гидроокись его, растворяется в щелочах, при этом образуются плюмбит-ионы. Все растворимые соединения свинца ядовиты. Свинец получают из сульфидных руд: свинцовый блеск обжигают до окиси свинца, которую восстанавливают углем до металла. Проявляет валентность 2+, а также 4+. Соединения четырехвалентного свинца значительно менее стойки.

Свинец широко используется для производства электрических кабелей, кислотных аккумуляторов, а также в военной промышленности. Он входит в состав многих сплавов: для подшипников (баббиты), типографского сплава и др. Свинец хорошо поглощает гамма-лучи и используется для защиты от гамма-излучения при работе с радиоактивными веществами и рентгеновским излучением.

Свинец образует два простых окисла РЬО и РЬО 2 , отвечающих его двух- и четырехвалентному состоянию, и два смешанных окисла РЬ 2 Оз и РЬ 3 О 4 , в которых одновременно проявляются обе валентности свинца. Желтый порошок окиси свинца (свинцовый глет) применяют для заполнения ячеек аккумуляторных пластин, при выработке некоторых сортов свинцового стекла. Сурик РЬ 3 О4 — вещество ярко-красного цвета, применяется для приготовления масляной красной краски, защищающей железные и стальные конструкции (напр., корпуса морских судов) от коррозии. Двуокись свинца РbO — окислитель, применяется также в аккумуляторах.

Книги, журналы, газеты изготовляются руками людей, которым приходится работать с типографским металлом, содержащим свинец. Свинцовая пыль ядовита. Максимальное содержание свинца в воздухе на промышленных предприятиях не должно превышать 0,00001 мг на литр.

Как часто мы встречаем надпись на автомашине «бензин этилированный». Почти все автомашины работают на таком бензине и заметно отравляют воздух городов свинцом. Этилированный бензин содержит тетра-этилсвинец (ТЭС), который уменьшает детонацию топлива в моторе, но в виде летучих соединений поступает из глушителей в воздух, которым мы дышим.

2.3.Вредное воздействие свинца на здоровье человека

Свинец — это тяжелый металл, токсичен, токсичная доза 1 3 г, смертельная доза для человека 10 г, является канцерогеном. Попадает в организм через пищевод, дыхательные пути, кожу, накапливается в организме и трудно оттуда выводится, при постоянной работе с ним будут появляться различные заболевания, связанные с токсичностью свинца.

Во всем мире вредное воздействие свинца на здоровье человека в результате свинцового загрязнения окружающей среды, повышенных концентраций свинца на рабочем месте и в быту обходится человечеству невероятно дорого, вызывая распространение свинцовой интоксикации среди взрослых и детей, впоследствии долгие годы страдающих от тяжелых хронических заболеваний. Только в тех странах, где в силу специфических обстоятельств или действующего законодательства применение свинец содержащих материалов было ограничено или находилось под контролем, проблема свинцового отравления может рассматриваться как имеющая второстепенное значение.

Из-за широкого распространения свинцового загрязнения практически все население подвергается риску его воздействия независимо от социально-экономического статуса, расовой и этнической принадлежности или места проживания (сельская местность, город или пригород). Однако большинство случаев свинцового отравления остаются нераспознанными, поскольку при низких дозах интоксикации явные симптомы проявляются только у небольшого процента пострадавших. За исключением высоких доз свинцовое отравление очень трудно или невозможно диагностировать без данных анализов крови.

Дети дошкольного возраста наиболее восприимчивы к вредному воздействию свинца, поскольку их нервная система находится в стадии формирования.

Даже при низких дозах свинцовое отравление вызывает снижение интеллектуального развития, внимания и умения сосредоточиться, отставание в чтении, ведет к развитию агрессивности, гиперактивности и другим проблемам в поведении ребенка. Эти отклонения в развитии могут носить длительный характер и быть необратимыми. Низкий вес при рождении, отставание в росте и потеря слуха также являются результатом свинцового отравления. Высокие дозы интоксикации ведут к умственной отсталости, вызывают кому, конвульсии и смерть.

Вредное воздействие свинца на здоровье взрослых проявляется в повышении кровяного давления, нарушении деятельности нервной системы, печени, почек, снижении репродуктивной функции.

2.4.Источники свинцового загрязнения

Во всем мире к числу шести наиболее значительных источников свинцового воздействия на здоровье детей и населения в целом.

Перемещение свинца в окружающей среде (по Р.Р. Брукс)

Загрязнение воды, проходящей по трубам;
Вымывание свинца из пород и руд;
Рудоперерабатывающие процессы;
Получение чушкового свинца;
Прокат труб;
Получение этилированного бензина;
Автомобильные выхлопы;
Абсорбция свинца растениями из загрязненной атмосферы;
Употребление человеком в пищу загрязненной с/х продукции;
Использование загрязненной питьевой воды;
Попадание свинца в растения через корневую систему;
Выбросы в атмосферу при выплавке;
Поедание загрязненных растений животными;
Употребление человеком в пищу мяса с/х животных, выращенных на загрязненных кормах;
Изготовление свинец содержащих красок;
Попадание свинца с красками в организм человека;
Покрытие посуды свинцовой глазурью;
Попадание свинца в пищу из глазурованной посуды.

Тетраэтил свинец (С 2 Н 5 ) 4 Pb и тетраметил свинец (CH 3 ) 4 Pb — это летучие ядовитые жидкие вещества, которые добавляют до сих пор как антидетонирующие присадки к бензинам. Поэтому выхлопы автомобилей — наиболее серьезный источник загрязнения окружающей среды свинцом.

Еще совсем недавно при приготовлении красок широко использовались свинцовые пигменты. Для этих целей, в частности, употребляли такие соединения, как хромат свинца PbCrO 4 (“желтый крон”) и ортоплюмбат свинца Pb 2 PbO 4 (сурик). Известные свинцовые белила содержат основной карбонат свинца Pb(ОН) 2 . 2 PbCO 3 .

2.6.Методы борьбы со свинцовым загрязнением

Ещё одна важная проблема — извлечение свинца из сточных вод (и его возвращение в производство).

3. Методика работы.

Мы предлагаем методику обнаружения свинца в почве и растительности (Биологический эксперимент в школе, А.В.Бинас, Москва, 1990).

3.1.Определение наличия ионов свинца в почве

колбы конические 250 мл — 3 шт.;
стаканы химические 100 мл — 3 шт.;
пробирки ПХ-16 — 3 — 6 шт.;
пипетки (колбы) мерные 5 мл — 3 шт.;
мерный цилиндр 50 мл — 1 шт.;
нагреватель НЛШ;
штатив для пробирок;
палочки стеклянные — 3 шт.;
весы учебные ВГУ;
фильтры бумажные — 6 шт.;
воронки — 3 шт.;
водяная баня.

Азотная кислота 1 : 3;
Соляная кислота (1 : 2) или р-р NaCl 5%;
р-р KI (5%);
р-р хромата калия;
Уксусная кислота 1 : 3;
Вода дистиллированная.

Отобрали образцы почв (1 — 2 столовых ложки в зависимости от влажности почвы) в трех пунктах на различном расстоянии от автомагистрали.
Взвесили на фильтрах, предварительно уравновесив их на весах по 10 г каждого образца почвы.
Перенесли навески в пронумерованные конические колбы (№ 1,2,3). Налили в каждую по 15 мл HNO 3 , взболтали в течение 2 — 3 минут. Полученные вытяжки отфильтровали в пронумерованные стаканы, используя для каждой вытяжки свой фильтр.
Для анализа из каждого стакана взяли по 5 мл фильтрата и поместили в три пронумерованные пробирки, используя для этого мерные пипетки.
Провели осаждение ионов свинца в пробирках прилив равные объемы реактивов.

Pb 2+ + 2HCl =PbCl 2 +2H + реакцию проводить на холоде

Поставили пробирки в штатив, дали осадкам настояться. Сравнили содержание ионов свинца в почве на различном расстоянии от автомагистрали.

3.2. Методика определения наличия свинца в растительности,
произрастающей на разном расстоянии от автомагистрали

Собрали небольшое количество растительности (листьев, травы) на расстоянии 2 м, 10 м, 20-30 м от оживленной магистрали. Пронумеровали соответствующие пробы.
Размололи собранную растительность и добавили во все пробы строго одинаковое количество спирта и воды. Затем кипятили на водяной бане.
Добавили к раствору растительности раствор Na 2 S. В результате в растворах выпал черный осадок разной степени концентрации.
Растворы разных проб налили в стеклянные пробирки с отметками, указывающими, на каком расстоянии от дороги они взяты.

3.3. Объекты исследования клевер белый и клевер красный, почва — грунт у дороги и школы

4. Результаты работы.

4.1. Содержания ионов свинца в почве

Проба № 1: соляная кислота

Проба «А»1( у дороги) – цвет светло-желтый, осадок есть.

Проба «Б»2 ( у школы) – цвет светло-желтый, осадок есть.

Проба «В»1(у кладбища) – цвет светло-желтый, осадок есть.

Проба № 2: йод и уксусная кислота.

Проба «А»1(у дороги) – цвет бледно-желтый, осадок есть.

Проба «А»2 (8м. от дороги) – цвет светло-желтый, осадка нет.

Проба «Б»1(у кладбища) – цвет, бледно-желтый, осадок есть.

Проба «Б» 2(10м. от кладбища) – цвет светло-желтый, осадок есть.

Проба «В» 3( со стороны школы) – цвет светло-желтый, осадок есть.

4.2. Определения наличия свинца в растительности

Проба «А»1( через дорогу ) – цвет коричневый, осадок есть.

Проба «А»2( у дороги ) – цвет светло коричневый, осадка есть.

Проба «А»3 (8м. от дороги) – цвет желтый, осадка нет.

Проба «Б»1(у кладбища) – цвет коричневый, осадок есть.

Проба «Б» 2(10м. от кладбища) – цвет светло- коричневый, осадок есть.

Проба «Б» 3(у школы со стороны кладбища) – цвет желтый, осадок есть.

Проба «В»1(у жилого сектора) – цвет желтый, осадка нет.

Проба «В»2(20м. от школы) – цвет желтый, осадка нет.

Проба «В»3(со стороны площадки у школы) – цвет желтый, осадка нет.

Проба «Г»1(у гаражей со стороны школы) – цвет коричневый, осадка нет.

Проба «Г»2(10м. от гаражей) – цвет желтый, осадка нет.

Проба «Г»3(у школы со стороны гаражей) – цвет желтый, осадка нет.

Со стороны дороги:

Проба 1 — через дорогу- цвет тёмно — коричневый, есть осадок

Проба 2 — у дороги со стороны школы — цвет коричневый, есть осадок

Проба 3 — 10 м от дороги со стороны школы — цвет светло желтый, есть осадок

Со стороны кладбища:

Проба 4 — у кладбища — цвет тёмно коричневый, есть осадок

Проба 5 — 10 м от кладбища — цвет жёлтый, есть осадок

Проба 6 — у школы со стороны кладбища — цвет светло коричневый, есть осадок

Со стороны школьной площадки

Проба 7- у школы со стороны школьной площадки — цвет коричневый , нет осадка

Проба 8 — 20 м от школы со стороны площадки — цвет светло коричневый, нет осадка

Проба 9 — у жилого сектора — цвет жёлтый, нет осадка

Со стороны гаражей

Проба 10 — у школы со стороны гаражей — цвет тёмно коричневый, нет осадка

Проба 11-10 м от школы со стороны гаражей — цвет светло коричневый, нет осадка

Проба 12 -30 м от школы со стороны гаражей — цвет тёмно жёлтый , нет осадка

Рассматривая их на свет, мы увидели, что, чем дальше от дороги, тем меньше концентрация свинца (меньше черный осадок) в растительности.

Источник