Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Природные условия и экологические особенности района месторождения «ЭРДЭНЭТИЙН-ОВОО» 7
1.1. Рельеф 7
1.2. Климатическая особенность 7
1.3. Гидрология и гидрогеология 8
1.4. Особенности геологических структур 10
1.5. Почвообразующие породы 11
1.6. Характеристика горнотехнических условий открытой разработки месторождения 13
1.7. Экологическая оценка недропользования при освоении месторождения 15
1.8. Основные положения системы оценки воздействия горно-обогатительного предприятия на окружающую среду 18
Выводы 21
Глава 2. Загрязнение атмосферы 22
2.1. Виды воздействия объектов горного производства на воздушный бассейн 22
2.2 Воздействие горно-обогатительного комбината на загрязнения воздуха 25
Выводы 39
Глава 3. Оценка содержания веществ в подземных и наземных водах 40
3.1. Гидрогеологическая характеристика участка месторождения и оценка химического состава подземных вод 40
3.2. Оценка наземных вод 47
Выводы 53
Глава 4. Методика картографирования антропогенного воздействия горно-обогатительного производства на окружающую среду 54
4.1. Методики расчета накопления вредных веществ в природных средах Эрдэнэта 54
4.1.1. Расчет скорости распространения кальцитов в окрестностях города Эрдэнэта 54
4.1.2. Расчет перехода в почвенный слой металлов-ионов, биологически активных микроэлементов, кислотности, щелочи, битума и мазута 56
4.1.3. Определение радиоактивности веществ 57
4.1.4. Расчет интенсификации распространения ионов 58
4.2. Математическое моделирование экологической обстановки в районе распространения загрязняющих веществ 59
Выводы 66
Глава 5. Экологическое состояние почвенно-грунтового ландшафта при разработке месторождения, вопросы рекультивации 67
5.1. Изучение загрязнения почвы и ее морфологических особенностей... 67
5.2. Районирование территории г. Эрдэнэт по загрязнению 73
5.3. Влияние загрязнения в нарушении почвенных органических веществ в долине реки Хангал 79
Выводы 84
Заключение 85
Список использованной литературы 86
Приложения 90
- Экологическая оценка недропользования при освоении месторождения
- Виды воздействия объектов горного производства на воздушный бассейн
- Гидрогеологическая характеристика участка месторождения и оценка химического состава подземных вод
- Математическое моделирование экологической обстановки в районе распространения загрязняющих веществ
Введение к работе
Актуальность работы. В Монголии увеличиваются масштабы добычи и потребления минерального и энергетического сырья. Наряду с ростом объемов добычи полезных ископаемых возрастает единичная мощность применяемого горного оборудования, позволяющая повысить производительность труда на горных предприятиях. В стране на базе освоения крупных месторождений, как правило, развиваются промышленные города, которые занимают ключевые позиции в экономике. К концу 2000 года в городе Эрдэнэте проживало 13,1 % населения страны и находилось 15% рынка сбыта промышленных, хозяйственных и бытовых товаров.
Поскольку горное предприятие является комплексным источником воздействия на окружающую среду, когда затрагиваются водный и воздушный бассейны, земля, недра, растительный и животный мир, оценка влияния этого воздействия на экологическую ситуацию в регионе является актуальной научной и практической задачей.
Целью диссертационной работы является оценка уровня и распространения загрязненности почвы, воздуха и воды от воздействия горного производства для составления экологической карты региона.
Идея работы заключается в учете выявленных пространственно-временных закономерностей распространения загрязненности воздуха, почвы и воды при районировании территории действия горного предприятия для разработки мероприятий по снижению вредной экологической обстановки города.
Структура диссертации определена следующим кругом задач, решаемых для достижения поставленной цели:
1 .Проанализировать природные условия, горнотехнические и экологические особенности в районе действия горного предприятия.
2.Разработать приемы и методики получения аналитических данных загрязнения окружающей среды.
3.Оценить загрязнение окружающей среды на территории города и определить его влияние на состояние природы.
4.Установить влияние горного производства на загрязнение воды и почвы.
5.Разработать принципы картографирования антропогенного воздействия горного производства на природную среду. б.Выделить характерные зоны района по степени воздействия горного производства на окружающую среду.
Научные положения, разработанные соискателем, и их новизна:
1 .Оценка влияния горного производства на почву, воду и воздух в районе его действия должна базироваться на комплексном анализе поступающих в окружающую среду твердых, жидких и газообразных веществ не только в ближней зоне, но и в дальней.
2.Районирование прилегающей территории к горному производству по степени загрязненности должно базироваться на данных горноэкологического мониторинга и выявленных пространственно-временных закономерностях распространения уровней загрязненного воздуха, почвы и воды с учетом рельефа, литологии пород и климатических условий среды.
3.Разработка экологической карты района среды воздействия горного производства должна основываться на предложенной математической модели, учитывающей распространение аэрозольных и газообразных вредных примесей в воздухе.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций работы подтверждаются: представительным объемом проб для определения уровня загрязненности среды, поступления твердых, жидких и газообразных веществ (более 80 000 замеров и определений); удовлетворительной сходимостью теоретических расчетов с данными опробования мест загрязнения среды в районе воздействия горного предприятия; составлением экологической карты г. Эрдэнэта.
Научное значение работы заключается в картографической оценке экологической ситуации территории промышленного города в зоне влияния горного производства для научно обоснованных технических решений в районе обеспечения экологической безопасности.
Практическое значение работы заключается в разработке методик и получении результатов определения значения загрязненности среды, поступления жидких, твердых и газообразных веществ при функционировании горного предприятия, составлении экологической карты района г.Эрдэнэт для обоснованной экологической политики, направленной на дальнейшее снижение загрязненности и, как следствие, понижение уровня заболеваемости городских жителей.
Реализация выводов и рекомендаций работы на СП «Эрдэнэт» позволила составить экологическую карту г. Эрдэнэт, методически и технически вооружить учреждения по контролю за загрязненностью городской среды, улучшить планирование застройки территории города.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научных конференциях Академии естественных наук Монголии и Национальной Академии Наук Монголии и Института теплотехники и промышленной экологии МГУНТ (1996, 1998, 2002, 2004, 2005), на научных конференциях по теме «Экологическое устойчивое развитие», проведенных фондом Очирбат (2000 - 2005), на Мировом биологическом конгрессе, проведенном Сибирским отделением РАН (г.
Новосибирск, 1997), и на международной научной конференции по теме «Сельское хозяйство и экологические проблемы», проведенной сельскохозяйственными Академиями России, Монголии, Казахстана, Кыргызстана, Белоруси (г. Новосибирск 1999, г. Улан-Батор 2001, 2004, г. Алма-Ата 2002), на международной конференции «Buodiversity of the Central Asia» г. Хух-Хот КНР (2001).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и приложения, содержит 40 таблиц, 27 рисунков и список использованной литературы из 77 наименований.
Автор выражает искреннюю благодарность и признательность научным руководителям д.т.н. В.Н. Попову, проф. Ж. Гарьдхуу и проф., к.т.н. Г. Баярсайхану, к.т.н. Г. Уранбайгалю, к.т.н. Б. Далхсурэну за помощь при проведении исследований и консультаций.
Экологическая оценка недропользования при освоении месторождения
Месторождение медно-молибденовых руд Эрдэнэтийн-Овоо расположено в междуречье Сэлэнгэ и Орхон в восточной части Булганского аймака Монголии, в 350 км севернее г. Улан-Батор и в 185 км юго-восточнее г. Дархан. Характер рельефа в районе месторождения мелкосопочный, в значительной степени расчлененный, абсолютные высоты 1700-1900 м.
Рудное поле приурочено к позднепермскому граитоидному массиву (селенгинский комплекс интрузии), залегающему в ряде антиклинальной складки нижнепермских эффузоров, представленных порфиритами, кварцевыми порфиритами, фельзитами и базальтами, переслаивающимися с туфами и туфоконгломератами.
Месторождение приурочено к Эрдэнэтийской рудоносной зоне, в пределах которой выделяются 4-е участка (с северо-запада на юго-восток): Цагаан-Чулуут, Северо-Западный, Центральный, Юго-Восточный (Оютинский) и представляет собой крупный медно-молибденовый штокверк, который в плане имеет сложную форму с многочисленными апофизами во вмещающие гранодиориты. С востока он обрезан центральным разломом, к которому примыкает большое скопление даек андезитовых, трахиандезитовых, дацитовых порфитов общей протяженностью 150 - 300 м и шириной до 70 м. Сложные формы внутрирудных порфитов образовались в результате слияния нескольких поколений даек. Мощность даек в основном составляет 2 - 3 м при колебаниях от долей метра до 16м. Структура месторождения определена пространственной ориентировкой 3-х основных направлений зон разломов (северо-западной, меридиональной и широтной).
В пределах месторождения прослеживается вертикальная зональность: зона окисления и выщелачивания, вторичного сульфидного обогащения и первичной сульфидной руды. Таким образом, месторождение Эрдэнэтийн-Овоо является типичным медно-порфидным месторождением.
Распределение оруднения внутри штокверка неравномерное, но непрерывное, обусловлено характером взаимоотношений порфидных пород разных поколений и их тектонической нарушенностью, что не позволяет геометризовать отдельные рудные тела и вызывает необходимость применения статистических методов подсчета запасов. Максимум прожилково-вкрапленной медной минерализации концентрируется в центральной части гранодиорит-порфиров и вмещающих их гранодиоритах. К краевым частям штокверка и от верхних горизонтов к нижним рудная минерализация постепенно затухает. Молибденовая минерализация характеризуется некоторым смещением своих максимумов к флангам медной минерализации. Руды месторождения, являясь комплексными, содержат, наряду с основными компонентами - медью и молибденом, повышенные содержания серы, висмута, серебра, селена, золота, свинца, цинка, кобальта. С 1978 г. Месторождение разрабатывается горно-обогатительным комбинатом «Эрдэнэт». Вскрытие нижележащих горизонтов осуществляется постоянным и временными съездами, а их подготовка -разрезными траншеями. Годовое понижение горных работ составляет 7,5 м. Коэффициент вскрыши - 0,57 т/т (один из наименьших среди предприятий - производителей медных концентратов). Система разработки месторождения «Эрдэнэтийн-Овоо» автотранспортная с вывозкой породы во внешние отвалы. Для карьера Северо-Западного участка характерным является применение поперечных заходок, что требует иметь ширину рабочих площадок 150 - 200 м. Опыт эксплуатации этого карьера подтверждает правильность принятого порядка разработки. При погашении уступов последние сдваиваются и через каждые 30 м по высоте оставляют бермы безопасности шириной 11 - 15 м. Вскрыша вывозится во внешние отвалы №№ 1 и 4, забалансовые руды - на отвалы №№ 2 и 8, окисленные - для отвального кучного выщелачивания предприятия «Эрдмин» и на отвал №2а. Для транспортирования руды и вскрышных пород используются автосамосвалы БелАз грузоподъемностью 120 - 130 т и автосамосвалы фирмы «Катерпилар» грузоподъемностью 136 т. Расположение основной дороги и подъездов к забоям выбрано по критерию минимальной длины транспортирования. Ширина автодороги для каждого встречного потока принята равной 18 м с разделительной зоной 9 м, что дает возможность в дальнейшем использовать автосамосвалы большей грузоподъемности. Руда автотранспортом доставляется от забоя до корпуса крупного дробления (ККА) ОФ. По мере углубления карьера на 100 - 150 м и увеличения при этом дальности доставки руды будет осуществлен переход на конвейерный транспорт. Вывоз пустых пород и забалансовых руд на весь срок работы карьера предусмотрен большегрузными автосамосвалами. В настоящее время массовые взрывы на карьере ведут один раз в неделю. Единовременно взрывается 200 - 400 тыс. куб.м горной массы. С целью лучшего дробления горной массы и более качественной проработки подошвы уступов осуществлено районирование карьерного поля по категориям трещиноватости и взрываемости и составлены соответствующие карты, по которым определяются оптимальные параметры буровзрывных работ (размеры сетки скважин, масса заряда ВВ, интервал замедления). При производстве массовых взрывов применяются диагональные и шахматные схемы короткозамедленного взрывания. Взрывание производится на не полностью подобранный забой. До 1994 гг. на карьере использовали аммиачно-селитренные и тротиловые ВВ заводского изготовления. Введенный в эксплуатацию в 1994 г. завод по производству водоустойчивого эмульсионного взрывчатого вещества (ЭВВ) позволил обеспечить стабильное ведение буровзрывных работ и снизить затраты на добычу руды. Анализ и оценка горнотехнических факторов позволили выделить основные факторы, влияющие на качество рудопотоков, такие как: - высота рабочего уступа, равная 15 м (при ведении горных работ в зонах контакта руды и породы проектом предусматривается разделение уступов на подуступы высотой 7,5 м); - ширина рабочих площадок равна 150 - 300 м, что позволило достичь на карьере обеспеченности вскрытыми и подготовленными запасами руды на 1,5 - 2 года; - угол откоса рабочего уступа определяется углом естественного откоса в скальных породах, при взрывных работах он равен 37 - 40, который при экскавации взорванной горной массы может изменяться до 90 по горизонтам в зависимости от физико-механических свойств и трещиноватости горных пород; - фронт очистных работ имеет продольное направление. Минимальная длина активного фронта очистных работ на один экскаватор принята проектом 400 м. Выемка горной массы осуществляется поперечными заходками в направлениях наименьшей изменчивости содержания общей меди. - на погрузочных работах используются экскаваторы типа ЭКГ-10 с ковшом емкостью 10 куб. м.
Виды воздействия объектов горного производства на воздушный бассейн
Для уточнения шкалу растворов минеральных солей сопоставляют со шкалой образцовых растворов и в случае отличия снова готовят раствор 5, подгоняя его цвет до полного соответствия 10-му делению стандартной шкалы: для усиления желтого оттенка добавляют больше раствора 2 (Fe2(S04)3); для усиления красного - раствора 3 (C0SO4); для усиления серого - раствора 4 (C11SO4).
Ослабление оттенков получают добавлением меньшего количества соответствующих растворов. Остальные деления шкалы приготовляют разбавлением раствора 5 раствором 1 (разбавленной кислотой) так, как показано в схеме. Для пользования и сохранения растворы переливают в калиброванные ампулы (диаметром 15 мм) и запаивают. Ход определения Для определения содержания азота в почве 20 мл исходной вытяжки (80 см3 в 400 мл 1 н. НС1) помещают в 100-миллилитровую колбу из термостойкого стекла и добавляют 2,4 мл концентрированной H2S04. Затем для восстановления нитратов и нитритов прибавляют около 0,06 г смеси Zn+Fe (реактив 3) и выпаривают до появления паров SO3. К горячему раствору приливают 1 мл 30%-ной Н2О2, колбочку накрывают небольшой воронкой и снова нагревают до появления паров S03. Если раствор коричневого или темно-серого цвета, обработку с 0,5 мл 30%-ной Н2О2 повторяют один или несколько раз до тех пор, пока при появлении паров S03 он не станет бесцветным или слегка желтым (много Fe). Содержимое колбы при помощи дистиллированной воды переносят в 100-миллилитровый мерный цилиндр или мерную колбу с пришлифованной пробкой, водой доводят до метки и перемешивают. Для определения содержания азота в растениях из хорошо размельченного образца на аналитических весах с точностью до 0,0001 г берут навеску, близкую к 0,2 г. При взвешивании образец насыпают на лист (длиной 14 — 16 см) гладкой бумаги, который при перенесении навески в 50-миллилитровую колбу Кьельдаля скручивают в трубочку диаметром немного меньше по сравнению с горлом колбы, в горизонтальном положении помещают в горлышко колбы; поворачивая в вертикальное положение и слегка постукивая, содержимое пересыпают на дно колбы. К навеске приливают 4,8 мл концентрированной H2S04, слегка перемешивают (не размазывать по стенкам!) и нагревают на приспособленной электрической плитке или на специальном нагревателе . Нагревание колб производят постепенно, через 15-20 мин увеличивая степень нагрева, и продолжают еще 20-25 мин. В процессе нагревания для смывания обугленных частиц навески, прилипших к стенкам колбы, ее периодически следует встряхивать. Далее (через 40-45 мин общего нагревания) колбу немного охлаждают, по ее стенкам к горячему раствору добавляют 1 мл 30%-ной Н2О2 и немедленно перемешивают. Нагревание колбы (максимальный нагрев) продолжают еще 10—15 мин. Если раствор еще не обесцветился, добавляют Н2Ог (по 0,5 мл) и нагревание повторяют. Полученный бесцветный раствор охлаждают при помощи дистиллированной воды, переносят в 100-миллилитровый мерный цилиндр или мерную колбу с притертой пробкой, водой доводят до метки и перемешивают. Для размещения колб после нагревания удобно пользоваться штативом. При определении содержания азота в растениях в пробирку с притертой пробкой и отметкой 20 мл наливают 5 мл, при определении в почвах — 10 мл подготовленного раствора и нейтрализуют раствором NaOH (реактив 4) до рН выше 7. Практически приливают 1,6 мл раствора NaOH, перемешивают и пробкой пробирки прикасаются к индикаторной бумажке. Если раствор еще кислый, добавляют 0,2 мл раствора NaOH-После нейтрализации раствор в пробирке доводят до метки 20 мл, перемешивают и дают осадку (если он имеется) осесть. Для определения содержания азота из нейтрализованного раствора в пробирку с притертой пробкой (диаметр ее одинаков с ампулами шкалы) наливают 5 мл прозрачного раствора, приливают 0,2 мл реактива Несслера (реактив 2), перемешивают и через 30—40 сек сопоставляют со шкалой. Если окраска раствора интенсивнее последнего деления шкалы или выпадает бурый осадок (много азота), анализ повторяют с меньшим количеством раствора, для чего в пробирку наливают 2, 1 или 0,5 мл, разбавляют раствором Na2S04 (реактив 1) до 5 мл и после прибавления 0,2 мл раствора реактива Несслера снова сопоставляют со шкалой. a — N в пробирке по совпадающему делению шкалы, у; в — общий объем сернокислотного раствора после окисления органического вещества, мл; о — общий объем нейтрализованного раствора в пробирке, н - навеска растений (г) или объем почвы (см ); к — взятый для непосредственного определения азота объем нейтрализованного раствора, мл; б — общий объем 1 н. НС1 вытяжки при определении азота в почвах; е — взятый для определения азота объем исходной вытяжки, мл. Для выражения результатов в г/кг полученное при помощи эрмулы количество в мг/кг делят на 1000, для выражения в % - на 10 000. Приготовление реактивов 1. Раствор Na2S04. 30,3 г Na2S04 (безводный) или 68,75 г Na2SO4"10H2O растворяют в 500 мл дистиллированной воды, прибавляют 2 мл раствора NaOH (реактив 4) и, если имеется осадок, отфильтровывают. Далее для удаления возможных примесей аммония раствор упаривают приблизительно до объема 150—200 мл и проверяют наличие аммония путем прибавления к 2 мл раствора 0,1 мл реактива Несслера. Если появляется желтый оттенок, выпаривание продолжают. После охлаждения раствор доводят дистиллированной водой до їли сохраняют в хорошо закрытой слянке. 2. Реактив Несслера. а) 17 г HgCl2roiH HgJ2 растворяют в 300 мл дистиллированной воды; б) 35 г KJ растворяют в 100 мл дистиллированной воды; раствор «а» вливают в раствор «б» до появления небольшого осадка и 20%-ным раствором NaOH доводят до 1 л. Осадку дают осесть и прозрачный слабо-желтый раствор сливают или сифонируют в темную бутылку с полиэтиленовой или резиновой пробкой. Можно пользоваться имеющимся в продаже реактивом. 3. Смесь Zn + Fe. 10 частей порошка — пыли металлического цинка -смешивают с одной частью порошка восстановленного металлического железа. 4. Раствор NaOH. 200 г NaOH растворяют приблизительно в 600 мл дистиллированной воды в сосуде из термостойкого стекла. Затем для удаления возможных примесей аммония кипятят приблизительно 5—10 мин, охлаждают и дистиллированной водой доводят до 1 л.
Гидрогеологическая характеристика участка месторождения и оценка химического состава подземных вод
Небольшое (1—2 г) количество воздушносухого образца почвы, просеянное через сито с 1-миллиметровыми отверстиями, размещают тонким слоем на стекле и пинцетом удаляют все кусочки корней растений. Затем образец растирают фарфоровым пестиком до получения однородной массы, когда при растирании между пальцами больше не ощущается песчинок. Из подготовленным указанным способом образца в зависимости от ориентировочного содержания в нем органического вещества, о чем судят по окраске, берут следующие навески с точностью до третьего или четвертого знака: для богатых гумусом почв (окраска черная) — 0,1 г; срелнебогатых (окраска темно-серая или серая) — 0,2 г; бедных (окраска светло-серая и хороша различим цвет песка или глины) — 0,5 г; очень бедных (окраска, гумуса почти не заметна) — 1,0 г.
Навеску берут на гладкой бумаге — кальке и пересыпают в сухую коническую колбочку из термостойкого стекла емкостью 50 мл, добавляют точно 5 мл 0,4 н. К2СГ2О7, взбалтывают, следя за тем, чтобы почва не размазывалась по стенкам колбы, накрывают небольшой воронкой, нагревают до кипения и кипятят 2 мин. Кипячение во избежание разложения окислителя не должно быть бурным. Для этого после закипания раствора плитку нз сети выключают, необходимый 2-минутный нагрев обеспечивает нагретый корпус плитки. Если при кипячении раствор становится зеленым (окислитель израсходован), колбу сразу снимают, добавляют еще 5 мл 0,4 н. К2Сг207 и снова нагревают. В случае повторного позеленения добавление раствора К2Сг207 повторяют один или несколько раз до тех пор, пока окраска раствора не станет коричнево-зеленой — грязно-зеленой. После охлаждения раствор добавлением дистиллированной воды доводят до объема, который в 2 раза больше внесенного количества 0,4 н. К2СГ2О7, перемешивают, часть переливают в пробирку, диаметр которой одинаков с пробирками шкалы, выдерживают до осаждения мути (10—20 мин) и сопоставляют со шкалой. Вычисление результатов Для вычисления результатов пользуются формулой где Х-содержание гумуса, %; а - количество С, соответствующее делению шкалы, б - общий объем колориметрируемого раствора, мл; /, 724 - коэффициент для перевода С в гумус; 100-коэффициентдля пересчета результатов, %; н — навеска почвы, мг. Приготовление реактивов 1. 1 н. H2S04. 28 мл концентрированной H2SO4 вливают, приблизительно в 900 мл дистиллированной воды (в термостойкой колбе или стакане), кипятят 3—5 мин и после охлаждения дистиллированной водой доводят до 1 л. 2. 0,4 и. КМп04. Содержимое одной ампулы 0,1 н. фиксонала КМп04 при помощи 1 н. H2SO4 (реактив 1) полностью переносят в 250-миллилитровую мерную колбу. Для полного растворения КМп04 содержимое колбы нагревают примерно до 60—70С, охлаждают и той же кислотой доводят до метки. 3. 0,4 н. раствор Мора. 82 г FeibH-L SC I O (следить за тем, чтобы не было окисленных примесей - коричневого порошка) растворяют в стакане приблизительно в 300-350 мл 1 н. H2SO4 (реактив 1), количественно переносят в 500-миллилитровую мерную колбу и той же кислотой доводят до метки. Для получения точной концентрации раствора 20 мл его наливают в 100—200-миллилитровую колбу и титруют 0,4 н. КМп04 (реактив 2) до получения слабо-розовой окраски, не исчезающей в течение 1 мин. Поскольку взятая навеска соли Мора больше расчетной, концентрация приготовленного раствора также выше требуемой. Для получения точной концентрации необходимый объем разбавителя 1 н. H2S04 вычисляют по следующей формуле: Ав Х= б -в где X - объем разбавителя, необходимый для получения 0,4 н. концентрации раствора, мл а - объем 0,4 н. КМп04, израсходованного при титровании, мл; б - взятый для титрования объем раствора соли Мора, мл; в - подлежащий разбавлению объем раствора соли Мора с вылетом количества, взятого для титрования, мл. После разбавления полученную концентрацию проверяют путем повторного титрования. 4. 0,4 н. К2СЮ7. 40 г хорошо размельченного К2СЮ7 растворяют приблизительно в 600 мл дистиллированной воды (можно немного подогреть) и доводят до 1 л. Раствор переливают в 3—5-литровую колбу из термостойкого стекла (обязательно) и помещают в таз с холодной водой. Затем к раствору К2СЮ7 в колбе приливают небольшими порциями (при. перемешивании и охлаждении) 1 л H2S04. Для уточнения концентрации 20 мл приготовленного охлажденного раствора помещают в 250-миллитровую колбу, добавляют 70-80 мл дистиллированной воды, 1 мл концентрированной Н3РО4 (или 1 г. КН2РО4), 10-12 капель раствора дифениламина (реактив 5) и титруют раствором соли Мора (реактив 3) до перехода окраски от синей к грязно-зеленой. Для получения точной 0,4 н. концентрации необходимое количество разбавителя (разбавленной 1 : 1 H2S04) вычисляют так же, как и при приготовлении раствора соли Мора. 5. Раствор дифениламина. 0,5 г дифениламина растворяют добавлением 20 мл дистиллированной воды и 100 мл концентрированной H2S04. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЩЕЛОЧНОРАСТВОРИМОЙ ЧАСТИ ГУМУСА Щелочнорастворимая часть органического вещества почвы — гумуса является наиболее подвижной и активной частью в отношении минерального питания растений и нуждаемости в известковании. В щелочную вытяжку из почвы в основном переходят гуминовая и ульминовая кислоты и их калиевая и натриевая соли. Апокреновая и креновая кислоты в эту вытяжку переходят значительно меньше. В связи с этим щелочнорастворимую часть мы определяли по количеству углерода, содержание которого в целом во фракции в соответствии с содержанием С в гуминовой и ульминовой кислотах приняли за 35%. При определении углерода щелочнорастворимой фракции использовали тот же принцип и, соответственно, шкалу и реактивы, которые применялись и описаны при.определении гумуса в почве. Ход определения 5 г воздушносухой почвы помещают в 100-миллилитровую колбочку, приливают 50 мл 0,1 н. NaOH, взбалтывают 30 мин и фильтруют через складчатый фильтр. Из фильтрата в зависимости от его окраски — содержания гуматов в колбочку из термостойкого стекла на 50 мл берут следующие количества: из очень темно-коричневого (фильтруется медленно) — 2 мл, темно-коричневого (фильтруется нормально) — 5—10, коричневого-слабопрозрачного — 10—15, светло-коричневого прозрачного — 20—30 мл.
Взятое количество вытяжки упаривают приблизительно до объема 1—2 мл, добавляют 5 мл 0,4 н. К2СГ2О7, накрывают небольшой воронкой, нагревают до кипения и кипятят 2 мин. Если раствор становится зеленым (окислитель израсходован), колбу сразу снимают, добавляют еще 5 мл 0,4 н. K2Q2O7 и снова нагревают. В случае повторного позеленения добавление раствора К2СГ2О7 повторяют до тех пор, пока окраска раствора не станет коричнево-зеленой.
После охлаждения раствор дистиллированной водой доводят до объема, который в 2 раза больше добавленного количества 0,4 н. К2Сг207-Затем раствор перемешивают, часть его переливают в калиброванную пробирку, диаметром одинаковую с ампулами шкалы, и сопоставляют со шкалой, которой пользуются при определении общего гумуса.
Математическое моделирование экологической обстановки в районе распространения загрязняющих веществ
Перед растворением 0,5 г порошка дитизона насыпают на лист гладкой бумаги и, покрыв таким же листом, все крупинки раздавливают шпателем. Размельченный дитизон пересыпают в стакан или колбу на 500 мл, приливают 50 мл разбавленного аммиака (1:1), взбалтывают 20—30 сек и разбавляют 200 мл дистиллированной воды. Дитизон обычно полностью не растворяется, поэтому полученный раствор фильтруют в другую колбу через большой (диаметром около 25 см) складчатый фильтр. Затем фильтрат переливают в литровую делительную воронку, прибавляют 10 мл 1%-ного раствора аскорбиновой кислоты, 15—25 мл СС14, взбалтывают и после расслоения СО 4 сливают. Это необходимо для удаления возможных примесей дитизонатов тяжелых металлов — Си, Zn и т. д. Далее приливают около 300 мл ССЦ и разбавленной 1 : 1 НС1 нейтрализуют до слабокислой реакции, о- чем свидетельствует позеленение раствора и выпадение хлопьев дитизона (в кислых водных растворах дитизон нерастворим). После этого раствор сразу сильно взбалтывают, при этом дитизон переходит в слой СС14 и водный слой обесцвечивается. Если слой ССІ4 на стенках воронки имеет металлический блеск, подтверждающий наличие нерастворившихся частиц дитизона, прибавляют еще немного ССЦ и снова взбалтывают. Добавление небольших количеств ССЦ и взбалтывание продолжают до тех пор, пока полностью не исчезнет металлический блеск нерастворившихся частиц дитизона. Такой способ растворения, с учетом того, что имеющийся в продаже дитизон растворяется неодинаково, приемлем для получения раствора дитизона, близкого к насыщенному. Приготовленный насыщенный раствор дитизона сохраняют в темной склянке, прибавляя 1%-ный раствор аскорбиновой кислоты в таком количестве, чтобы над слоем дитизона образовался слой водного раствора толщиной 1,5—2 см.. 7. Смесь H2SO4+HNO3. К 250 мл дистиллированной воды в термостойкой литровой колбе в несколько приемов прибавляют 250 мл концентрированной H2SO4. После прибавления очередной порции содержимое колбы перемешивают и охлаждают в тазу с холодной водой. Далее приливают 500 мл концентрированной HNCte и все содержимое снова перемешивают.
Для уточнения шкалу растворов минеральных солей сопоставляют со шкалой стандартных растворов. Если соответствующие деления обеих шкал неодинаковы, шкалу растворов минеральных солей поправляют добавлением желтого или красного исходного раствора.
Для сохранения растворы переливают в ампулы с одинаковым диаметром (15 мм) и запаивают. Поскольку при колебаниях температуры наблюдаются небольшие изменения интенсивности окраски раствора железа, при пользовании шкалой оптимальным является диапазон температур от +15 до 20 С. Ход определения 25 мл анализируемого раствора (как для почвы, так и для растений) наливают в делительную воронку на 100-150 мл и прибавляют раствор цитрат + ацетат (реактив 1): для растений - 3 мл, для почвы - 5 мл. Затем добавляют 2 капли фенолфталеина (реактив 4) и разбавленным аммиаком (реактив 5) доводят рН раствора приблизительно до 8,5 -слаборозовая окраска. Далее приливают 10 мл насыщенного раствора дитизона (реактив 6) и сильно встряхивают около 1 мин. Если при этом слой ССЦ становится ярко-красным и водный - бесцветным, что указывает в основном на присутствие большого количества Zn и Си и недостаток дитизона, приливают еще 5 мл раствора дитизона и снова встряхивают. Дитизона для первой экстракции достаточно, если окраска слоя ССЦ серо-зеленая, фиолетовая или фиолетово-красная и водного — темно-желтая. Пожелтение водного слоя указывает на присутствие избытка дитизона, который при щелочной реакции образует дитизонат щелочи (аммиака) и становится растворим в воде. После расслоения экстракт (нижний слой ССЦ) сливают в ши-рокогорлую колбу или стакан (на 50— 100 мл) из термостойкого стекла. Затем экстракцию повторяют с 5—7 мл раствора дитизона, причем его окраска, если первая экстракция довольно полная (достаточно дитизона и времени встряхивания), остается чисто зеленой. В противном случае необходимо экстракцию продолжить. К собранным экстрактам в колбочке добавляют 2 мл смеси H2SO4 + HN03 (реактив 7), 1 мл 30%-ной Н2О2, перемешивают и выпаривают до появления паров SO3. Затем колбочку снимают и без охлаждения по стенкам добавляют 0,5—1 мл 30%-ной Н2О2. Колбочку выпаривают досуха; если сухой остаток (легкий налет солей на дне колбочки) темный, прибавляют еще 0,5—I мл 30%-ной Н2С 2 и выпаривают досуха. Остаток солей должен быть совершенно бесцветным. Так как в растениях концентрация кобальта значительно меньше, чем в почвах, сухой остаток растворяют различными способами. К сухому остатку растений добавляют 2 мл дистиллированной воды, 1 мл раствора цитрат + ацетат (реактив 1), 0,3 мл нитрозо-Я-соли (реактив 2), медленно нагревают и выпаривают приблизительно до 1,5 мл. Если после охлаждения раствор имеет яркую желто-красную окраску, указывающую на полное связывание добавленного реактива в комплексе, добавляют 2 мл воды, 0,2 мл раствора нитрозо-Я-соли и снова немного нагревают. Если при этом окраска раствора остается желто-красной, снова добавляют 4 мл воды, 0,5 мл нитрозо-Я-соли и нагревают. Добавление по 4 мл воды и 0,5 мл нитрозо-Я-соли продолжают до тех пор, пока в окраске раствора не станет преобладать желтый оттенок, т. е. до создания некоторого избытка реактива. К сухому остатку почв добавляют 3 мл дистиллированной воды, 1 мл раствора цитрат + ацетат (реактив 1) и 0,5 мл нитрозо-Я-соли (реактив 2). Затем раствор нагревают до кипения, но не выпаривают, так как сокращения объема не требуется. Избыток реактива в случае необходимости создают так же, как и при определении в растениях, добавляя при этом по 4 мл воды и 0,5 мл нитрозо-Я-соли (реактив 2). После охлаждения в колбочку постепенно, помешивая, приливают 1 мл смеси НМОз + Н3Р04 (реактив 3). Затем раствор из колбочки переливают в градуированную пробирку с притертой пробкой (диаметр одинаков с ампулами шкалы), колбу смывают небольшими порциями дистиллированной воды (0,2— 0,3 мл), которые также переливают в пробирку, в заключение водой доливают до необходимого объема. Требуемый объем составляет десятикратное количество добавленной нитрозо-Я-соли, т. е. на каждый 0,1 мл нитрозо-Я-соли конечный объем должен равняться 1 мл. Например, при добавлении 1,5 мл нитрозо-Я-соли конечный объем составляет 15 мл. Полученный раствор сопоставляют со шкалой. Все описанные операции проводят и с контрольным анализом. В связи с тем что при колебании температуры наблюдаются изменения интенсивности окраски раствора железа, при пользовании шкалой оптимальным является диапазон температур от +15 до 20 С.
