Учебно-исследовательская работа «Наблюдение за составом атмосферных осадков»

Общая информация
Основой водного баланса всех типов природных вод и главным источником естественных ресурсов подземных вод являются атмосферные осадки. Атмосферные выпадения постоянно воздействуют на все компоненты окружающей среды.

Атмосферными осадками называется влага, выпавшая на поверхность из атмосферы в виде дождя, мороси, крупы, снега, града. Осадки выпадают из облаков, но не каждое облако дает осадки. Формирование осадков из облака идет за счет укрупнения капель до размеров, способных преодолеть восходящие токи и сопротивление воздуха. Укрупнение капель идет за счет слияния капель, испарения влаги с поверхности капель (кристаллов) и конденсации водяного пара на других. Осадки − одно из звеньев влагооборота на Земле.

Виды осадков:

• обложные осадки − равномерные, длительные по продолжительности, выпадают из слоисто-дождевых облаков;
• ливневые осадки − характеризуются быстрым изменением интенсивности и непродолжительностью. Они выпадают из кучево-дождевых облаков в виде дождя, нередко с градом;
• моросящие осадки − в виде мороси выпадают из слоистых и слоисто-кучевых облаков.

Классификация основных атмосферных осадков:

• дождь − жидкие осадки в виде капель диаметром от 0,5 до 5 мм.;
• ледяной дождь − твёрдые осадки, выпадающие при отрицательной температуре воздуха (чаще всего 0…-10°) в виде твёрдых прозрачных шариков льда диаметром 1-3 мм. Внутри шариков находится не замёрзшая вода − падая на предметы, шарики разбиваются на скорлупки, вода вытекает и образуется гололёд;
• снег − твёрдые осадки, выпадающие (чаще всего при отрицательной температуре воздуха) в виде снежных кристаллов (снежинок) или хлопьев;
• мокрый снег − смешанные осадки, выпадающие при положительной температуре воздуха в виде хлопьев тающего снега;
• дождь со снегом − смешанные осадки, выпадающие (чаще всего при положительной температуре воздуха) в виде смеси капель и снежинок. 

В атмосферных осадках преобладают: НСО₃^-, SO₄^2-, Cl^-, Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺. Они поступают в осадки за счет растворения газов воздуха, приноса ветром солей с моря, растворения солей и пыли континентального происхождения, вулканических эксгаляций и других источников. 
Общее количество растворенных веществ, как правило, не превышает 100 мг/л, часто оно меньше 50 мг/л. Это ультрапресные воды, но местами минерализация осадков повышается до 500 мг/л и более. рН дождевой воды обычно 5-7. Дождевая вода содержит также некоторое количество перекиси водорода.

Дождевая вода обычно имеет слабокислые свойства. Происходит это, как правило, вследствие растворения в ней диоксида углерода CO₂. Проблемы, связанные с кислотным или щелочным загрязнением атмосферной воды, происходят чаще всего из-за деятельности человека.

Причиной возникновения кислотных дождей являются массовые промышленные выбросы оксида серы (IV) SO₂ и оксидов азота NO_X в атмосферу. В результате окисления этих веществ кислородом воздуха и взаимодействия с атмосферной влагой происходит образование азотистой (HNO₂), азотной (HNO₃), сернистой (H₂SO₃) и серной (H₂SO₄) кислот.

Цель работы 
Изучение состава атмосферных осадков.

Данная работа выполняется с помощью производимого ГК «Крисмас» класс-комплект-лаборатории ЭХБ (экология, химия, биология) (комплекта оборудования, методических и дидактических материалов). Для точного определения рН, а также для количественного определения нитратов и сульфатов применяются также разработанные и производимые ГК «Крисмас» соответственно тест-комплект рН, тест-комплект «Нитраты» и тест-комплект «Сульфаты».

Класс-комплект-лаборатория ЭХБ (далее – ЭХБ) предназначен для проведения лабораторного практикума в средней общеобразовательной школе в рамках современных вариативных базовых программ по химии, биологии, экологии и др. предметов естественнонаучного цикла. Применим в средней общеобразовательной школе, учреждениях профессионального и дополнительного образования.

ЭХБ позволяет:

• выполнить под руководством и наблюдением учителя актуальные опыты и эксперименты с использованием полностью готовых компонентов на основе пооперационно визуализированных алгоритмов выполнения практических работ, регламентированных прилагаемым учебно-методическим пособием с комплектом карт-инструкций, изданным ГК «Крисмас» типографским способом (36 опытов и экспериментов);
• обеспечивать необходимым оборудованием практические работы в классе, учебной лаборатории, в полевых экспедиционных условиях;
• проводить относительно простые практические работы и практические работы повышенного уровня сложности с применением методик выполнения измерений по тематике оценки экологического состояния воды, воздуха, почвы, и проблемам оценки доброкачественности продуктов питания;
• выполнять учебные исследовательские проекты (в том числе и международного уровня), основанные на комплексном экологическом мониторинге объектов окружающей среды, представленных на локальной территории. 

ЭХБ находит своё применение в частности при организации образовательной работы по следующим тематическим направлениям:

• влияние факторов среды на растения;
• влияние факторов среды на животных;
• влияние факторов среды на безопасность жизнедеятельности человека и его здоровье;
• биологический круговорот веществ;
• жизнь в различных средах;
• экологические аспекты урбанизации;
• потребление химических веществ из природы;
• химическое загрязнение окружающей среды и пр.

Класс-комплект-лаборатория соответствует требованиям ФГОС по реализации экологического компонента в образовательных областях естественнонаучного цикла и учитывает структуру основных образовательных программ общего среднего образования.

Тест-комплекты ГК «Крисмас» представляют собой удобные для переноски, транспортирования и хранения жесткие корпуса-укладки, в которых компактно размещены необходимые средства измерения, готовые растворы и реагенты, посуда и оборудование, документация.

Тест-комплекты максимально просты и удобны в использовании, позволяют при минимальных затратах осуществлять экспресс-определение концентраций определяемых компонентов в питьевой, природной и нормативно-очищенной сточной воде.

Основное оборудование из комплекта ЭХБ: 

• лабораторная посуда и инструментарий (пробирки, шпатель, ножницы, пинцет, штатив полимерный);
• готовые реагенты и материалы (раствор йода, раствор дифениламина в концентрированной серной кислоте, раствор соли бария (насыщенный), раствор соляной кислоты (1:5)); 
• тест-система «рН-тест» или бумага индикаторная универсальная;
• тест-система «Нитрат-тест». 

Примечание. Тест-комплект рН, тест-комплект Нитраты» и тест-комплект «Сульфаты» поставляются по отдельному заказу.

Дополнительно потребуются вода чистая, пробы осадков (дождя, снега, льда). 

Ход работы

Качественные реакции проводят в пробирках, наполняя их исследуемыми пробами воды (атмосферными осадками) до метки «5 мл». Полуколичественное определение нитратов проводят с помощью тест-системы «Нитрат-тест» из основного состава ЭХБ. Более точное определение рН выполняют с помощью тест-комплекта рН, а количественные измерения нитратов и сульфатов выполняют с применением тест-комплектов «Нитраты» и «Сульфаты».

А. Определение pH

1.
 

Смочите полоску универсальной индикаторной бумаги исследуемой водой. Для этого наклоните пробирку с анализируемой водой и пинцетом, опустите в неё полоску индикаторной бумаги.

2.


Выньте полоску индикаторной бумаги из пробирки и сравните полученную окраску смоченного участка этой полоски со шкалой. Определите pH исследуемой воды (дождевой, талой снеговой, талого льда) по контрольной шкале. Аналогичным образом можно измерять рН с помощью тест-системы «рН-тест» из основного состава ЭХБ, руководствуясь при этом прилагаемой к ней инструкцией.

Примечание. Более точное определение рН можно выполнить с помощью тест-комплекта рН. При этом руководствуются объединенным с инструкцией по эксплуатации паспортом, входящим в состав этого тест-комплекта.

Б. Обнаружение нитрат-ионов

1.

Добавьте в пробирку с исследуемой водой 2-3 капли раствора дифениламина. При наличии в воде нитрат-ионов раствор окрашивается в синий цвет.

 

Примечание. Количественное определение нитратов можно выполнить с помощью тест-комплекта «Нитраты». При этом руководствуются объединенным с инструкцией по эксплуатации паспортом, входящим в состав этого тест-комплекта.

В. Обнаружение сульфит-ионов

1.


Добавьте в пробирку с исследуемой водой 1-2 капли раствора йода.

2.
Наблюдайте, что происходит с окрашенным раствором. При наличии сульфитов он должен обесцвечиваться.

Г. Обнаружение сульфат-ионов

1.


 Добавьте в пробирку с исследуемой водой разными пипетками 10 капель раствора соляной кислоты и 2 капли раствора соли бария.

2.

Наблюдайте в течение 3 мин. за помутнением раствора.

Примечание. Количественное определение сульфатов можно выполнить с помощью тест-комплекта «Сульфаты». При этом руководствуются объединенным с инструкцией по эксплуатации паспортом, входящим в состав этого тест-комплекта.

Обработка результатов и выводы

Зафиксируйте результаты экспериментов в тетради.

 Используя полученные результаты экспериментов, сделайте вывод о возможных источниках загрязнения осадков.

Для консультации и по вопросам приобретения просьба обращаться: 
lab@christmas-plus.ru
8 (800) 302-92-25 (звонок по РФ бесплатный)
8 (812) 575-54-07, 575-55-43

Подписывайтесь на наш канал в Ютюбе!
Вы всегда будете в курсе наших последних новостей и сможете наглядно познакомиться с нашей продукцией.