80406

ПОРІВНЯЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ХІМІЧНОГО ЗАБРУДНЕННЯ СНІГОВОГО ПОКРИВУ В РАЙОНІ МІСТА УЖГОРОД

Дипломная

Экология и защита окружающей среды

Встановлено, що сніговий пкрив у транспортній зоні більш забруднений хімічними речовинами у порівнянні з іншими функціональними зонами м. Ужгорода. Проведено порівняльний аналіз забруднення снігового покриву хімічними речовинами м. Ужгорода та м. Чернігова.

Украинкский

2015-09-21

1.27 MB

1 чел.

PAGE  55

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ  УКРАЇНИ

ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

«УЖГОРОДСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»

ХІМІЧНИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра екології на охорони навколишнього середовища

Дипломна робота магістра

ПОРІВНЯЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ХІМІЧНОГО ЗАБРУДНЕННЯ СНІГОВОГО ПОКРИВУ В РАЙОНІ МІСТА УЖГОРОД

                                        Виконала студентка V курсу,  

                                                    Спеціальності 8.04010601 «Екологія

 та охорона навколишнього середовища»

                                              Анджиєвська Наталія Валеріївна                             

                                                      Керівник: д.х.н., проф.. Чундак С. Ю.

                                                           Рецензент: д.х.н., проф. Барчій І. Є.

Ужгород 2015

ЗМІСТ

ВСТУП……………………………………………………………………4

РОЗДІЛ I. ЛІТЕРАТУРНИЙ ОГЛЯД…………………………………...6

1.1.Основні характеристики клімату Закарпатської області…………..6

1.1.1. Клімат міста Ужгород……………………………………………..8

1.1.2. Ужгород – заручник власного розташування…………………..12

1.2. Характеристика снігового покрову Закарпатської області……...16

1.3. Характеристика та особливості снігового покрову як об’єкту хімічного аналізу………………………………………………………..18

РОЗДІЛ II. ЕКСПЕРЕМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА…………………….21

2. Техніка безпеки та охорона праці при виконанні дипломної роботи……………………………………………………………………21

2.1. Вибір ділянок пробовідбору та та обґрунтування критеріїв оцінки якості проб талого снігу………………………………………………...23

2.2. ПРОБОВІДБІР…………………………………………………………………24

2.3. Визначення параметрів якості розтоплених проб снігу…………27

2.3.1. Визначення жорсткості води…………………………………….27

2.3.2. Визначення Са2+…………………………………………………..28

2.3.3. Визначення Mg2+…………………………………………………28

2.3.4. Визначення загальної лужності…………………………………29

2.3.5. Визначення HCO3-………………………………………………..29

2.3.6. Розрахунковий метод визначення Na+ та К +…………………...30

2.3.7. Визначення загальної мінералізації……………………………..30

2.3.8. Кулонометричне визначення Хлориду………………………….30

2.3.9. Турбідиметричне визначення сульфатів………………………..31

РОЗДІЛ III. РЕЗУЛЬТАТИ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ……….............32

ВИСНОВКИ……………………………………………………………..36

Список використаної літератури…………………………………………….36

ВСТУП

Актуальність обраної теми  полягає в тому, що державні служби систематично не досліджують хімічний склад снігового покриву. Хімічний склад фільтрату талого снігу формується в результаті надходження з опадами різних хімічних елементів, поглинутими сніжним покривом газів, водорозчинних аерозолів та взаємодії зі снігом твердих частинок, які осідають з атмосфери. При цьому, якщо кількість твердого осаду, який випадає зі снігом, характеризує запиленість території, то фільтрат талого снігу відображає ступінь забруднення повітряного басейну розчинними формами елементів.

Місто Ужгород розташоване на висоті приблизно 120 м в передгір'ях Карпат на річці Уж . Територія міста становить 41,56 км². Протяжність міста з півночі на південь — 12 км, зі сходу на захід — 5 км. Найвища точка Ужгорода — гора Велика Дайбовецька — 224 м. Площа зелених масивів і насаджень становить 1574 га, крім цього, Ужгород майже з усіх боків оточений лісами. Значну частину площі міста становить правобережна частина (Старе Місто), яка дещо більша за лівобережну.

Основними джерелами забруднення атмосфери міста є транспорт, енергетичні системи міста та промисловість.

Автотранспорт дає 70% усіх токсичних викидів в атмосферу. Екологічні проблеми міста Ужгород   зумовлюються цілим рядом чинників, які пов’язані з положенням Закарпаття. Зокрема, це - прикордонне положення , найбільша в Україні густота водних об’єктів, велика кількість мінеральних джерел, малоземелля, велика щільність населення, чудові природні умови для розвитку санаторно-курортної та туристично-рекреаційної галузей, насиченість території транспортними комунікаціями, в тому числі трубопровідними, рельєфом місцевості. Ще через Ужгород до кордону зі Словаччиною рухається багато транзитного транспорту. Інша причина – через кризу чимало автотранспорту перейшло з бензину чи дизпалива на використання газу, а викиди від останнього дуже небезпечні. Разом з тим на території області відсутні об’єкти ядерної енергетики, великі гірничо-металургійні комплекси, вугільні розрізи.

Стан навколишнього середовища великих міст звичайно оцінюється за станом окремих її складових: атмосферного повітря, поверхневих і підземних вод, ґрунтів і рослинного покриву, здоров'я городян. Найбільш динамічною і тому найбільш складною для аналізу є атмосфера, яка робить істотний вплив на стан всіх компонентів екосистеми. Сніг - один з найбільш інформативних та зручних індикаторів забруднення атмосфери. Сніговий покрив, володіючи кумулятивним ефектом, дозволяє отримувати реальну сумарну величину випадінь забруднюючих речовин, яка відображатиме рівень забруднення приземних шарів атмосфери. Контроль забруднення снігового покриву дає можливість проаналізувати надходження забруднюючих речовин на поверхню землі, що має важливе значення для розуміння процесів забруднення навколишнього середовища. Таким чином, хімічне дослідження снігового покриву дозволяє визначити якісний склад забруднювачів і оцінити техногенний потік, що надходить в геосистеми повітряним шляхом. Аналіз якості снігового покриву дозволяє простежити просторовий розподіл забруднюючих речовин по території і отримати достовірну картину зон впливу конкретних промислових підприємств та інших об'єктів на стан навколишнього середовища.

Мета дослідження: виявити основні негативні антропогенні та транскордонні впливи на сніговий покрив міста Ужгород.

Об’єкт дослідження: талий сніг, проби якого зібрані на території м. Ужгород.

Предмет дослідження: сучасний екологічний стан міста Ужгород за гідрохімічними показниками інтегральних проб снігу.

Наукова новизна отриманих результатів полягає в тому, що дослідження впливу антропогенних факторів на хімічне забруднення снігового покриву міста Ужгород проводиться вперше.

Практичнее значення роботи – у виявленні основних факторів хімічного забруднення снігового покриву у різних районах міста Ужгорода.

Апробація роботи. Основні результати роботи доповідались на підсумковій науковій студентській конференції 27 травня 2015 р. та опубліковані у тезах доповідей цієї конференції.

РОЗДІЛ I

ЛІТЕРАТУРНИЙ ОГЛЯД

1.1. Основні характеристики клімату Закарпатської області

Закарпатська область розміщена на крайньому заході України. На Заході область межує з прикордонними країнами Словакією, Венгрією, Румунією.

Закарпаття знаходиться в сфері дії атмосферних процесів, що розвиваються над Атлантикою і континентом Євразії. Великий вплив на умови циркуляцію в західних районах мають Карпати. Гірський масив послаблює і міняє напрямок руху повітряних мас. Гори мають динамічний і термічний вплив на вертикальні рухи повітря і можуть суттєво мінять термодинамічні властивості повітряних мас. Під дією рельєфу на території Закарпаття формуються різні типи місцевої циркуляції: фени, гірсько – долинні і схилові вітри.

Карпати значно впливають на циклонічну дію. При наближені циклона до гірського хребта в передній частині його внаслідок конвергенції потоку в пригірських районах атмосферний тиск збільшується. Далі по мірі переміщення циклона , разом з ростом тиску на навітреній стороні хребта, починається падіння його на підвітреному схилі. В результаті утворюються два центра пониженого тиску – один біля навітреного схилу, другий – біля підвітряного. В подальшому центр біля не вітряного схилу заповнюється , а біля підвітряного – углибляється і зміщується далі на схід. Такий процес еволюції циклонів отримав назву сегментації.

Закарпатська область по рельєфу і розміщенню ділиться на три основні частини: низинна частина, передгірна і гірська частина області.

В Закарпатській області переважає західний перенос висотних повітряних мас з європейських морів і Атлантичного океану, а також з східно – європейських рівнин. З Атлантики взимку поступає вологе повітря, відносно тепле, літом – помірно тепле, з відлигами, яке спричиняє зливові дощі та грози. Сибірський антициклон впливає на виникнення осінніх і весняних заморозків. З Арктики взимку інколи приходить різке похолодання.

Літня жара виникає внаслідок вступу континентального тропічного повітря з півночі Африки. Виноси тропічного повітря часто обумовлюються в першій половині осені теплою сухою погодою.

Клімат низинною частини області відрізняється практично по всім метеорологічним елементам від клімату передгірної частини області, а клімат передгірної частини має досить значну різницю в кліматі в порівняні його з гірською частиною.

Кліматичну характеристику басейна р. Уж зроблено по багаторічним даним спостережень (30 років) метеостанцій області (м. Ужгород, смт. В. Березний) і гідрологічних постів.

Атмосферні опади є одною з найбільш важливих характеристик клімату.

Територія Закарпаття по географічному положенню і кліматичним умовам відноситься до зони розвинутої зливової діяльності, де на протязі року неодноразово випадає за короткі терміни 100 мм. Опадів і більше. Опади на цій території на протязі усього року обумовлюються головним чином циклонічною діяльністю. Циклони, які переміщаються з Атлантичного океану і Середземного моря приносять в м. Ужгород до 80% річної кількості опадів. Для м. Ужгород характерний континентальний тип випадання опадів з максимумом в літні місяці ( червень, 95 мм.), мінімумом в лютому ( 51 мм. ) і на початку весни ( березень 50 мм.). Такий річний хід зберігається більшість років, але в окремі роки він суттєво відрізняється. Наприклад, 1979 р. максимум відмічався в грудні, а мінімум – в вересні, жовтні.

В низинній частині області випадає менша кількість опадів порівняно з підгірною і гірською частиною: на 80 – 100 мм, менше підгірної частини і на 400 – 500 мм., менше ніж в гірських районах.

1.2. Характеристика снігового покрову Закарпатської області

Сніговому покриву належить одна з ведучих ролей у формуванні клімату зимового сезону. Він зберігає грунт від глибокого промерзання і цим сприяє всмоктуванню талих вод на весні. Значний вплив сніжний покрив має також на температурний режим холодного періоду року. Навесні тепле повітря над сніжною поверхнею охолоджується за рахунок витрати тепла на танення снігу, внаслідок чого виникає снігова інверсія. Сніжний покров характеризується висотою, щільністю та запасом води в снігові. Важливим показником також є дата появи та сходу снігового покриву, утворення та руйнування стійкого снігового покриву, кількість днів з сніговим покривом.

Сніг очищує атмосферу від механічних і хімічних забруднень. Після снігопаду над містами зникає смог, а це кислотні випари, вихлопні гази, аерозолі та радіонукліди в різноманітних формах. Правду кажучи рослинам, на відміну від нас, цей факт покращення не несе. Справа в тому, що при таненні навесні сніг віддає всі адсорбованні забрудники через талу воду у землю. Головні джерела забруднення – теплові електростанції, нафтопереробні підприємства та автотранспорт. Менш небезпечні станції, які працюють на газі, більш – на вугіллі.

Середня дата утворення снігового покриву в м. Ужгород припадає на початок грудня. Середнє квадратичне відхилення дат появи снігового покриву складає 15 днів. Один раз в 20 років сніговий покров може встановлюватись до 10 листопада, або після 28 грудня.

Строки появи снігового покриву в м. Ужгород сильно коливаються з року в рік в залежності від характеру погоди і особливостей циркуляції перед зимовим періодом. Період між випадінням першого снігу і утворенням стійкого снігового покриву називається перед зимовим, він продовжується в середньому 24 дні. В ранні зими стійкий сніговий покрив утворюється на 40 днів раніше середньої дати, в пізні зими на 40 днів пізніше. Різниця між настанням найбільш ранньої (13 листопада 1983 р.) і найбільш пізньої ( 6 лютого 1956 р.) дати стійкого снігового покриву може складати три місяці. В теплі малосніжні зими з довгими відлигами обумовленими адвекцією тепла, коли сніжний покрив практично повністю тане, потім знов утворюється, інколи спостерігаються два періоди з стійким сніговим покривом.

На низинних територіях басейну р. Уж переважають зими м’які і відносно теплі з незначним і недовгим сніговим покривом. Навіть в холодні і багатосніжні зими періоди стійкого покриву не перевищують одного місяця.

Максимальна висота снігового покриву за роки спостережень 1946 – 2008, на низині досягала 70 – 90 см., в лютому 1999 р.

За зиму сніговий покрив може утворюватись і сходити в середньому 5 – 7 разів, за зиму 1951 – 1952 рр. він сходив і утворювався 10 разів. Зима 2006 – 2008 рр. була практично безсніжною в низинній частині області.

Повністю сходить сніг, загалом, в другій декаді лютого, при сніжних зимах в кінці лютого – початок березня.

1.1.1. Клімат міста Ужгород

Клімат помірно-континентальний, з жарким літом і м'якою зимою. Значно впливає на клімат міста захищеність Карпатами від холодних вітрів з півночі.

Середньорічна температура повітря становить 10,1 ° С, найнижча вона у січні (мінус 1,7 °С), найвища — в липні (20,9 °С).

Найнижча середньомісячна температура повітря в січні (мінус 11,1 °С) зафіксована в 1964 р., найвища (4,1 °С) — у 1936 р. Найнижча середньомісячна температура в липні (17,6 °С) спостерігалась у 1902 і 1979 рр., найвища (23,6 °С) — у 1994 р. Абсолютний мінімум температури повітря (мінус 32,0 °С) зафіксовано 9-10 лютого1929 р., абсолютний максимум (38,6 °С) — 15 липня 1952. В останні 100–120 років температура повітря в Ужгороді, так само як і в цілому на Землі, має тенденцію до підвищення. Протягом цього періоду середньорічна температура повітря підвищилася приблизно на 1,0 °С. Найбільше підвищення температури в першій половині року.

У середньому за рік в Ужгороді випадає 748 мм атмосферних опадів, найменше їх у лютому і квітні, найбільше — у червні та липні.

Мінімальна річна кількість опадів (443 мм) спостерігалась у 1961 р., максимальна (1134 мм) — у 1980 р. Максимальну добову кількість опадів (75 мм) зафіксовано у червні 1892 р. У середньому за рік у місті спостерігається 156 днів з опадами; найменше їх (9) у жовтні, найбільше (18) — у грудні. Щороку в Ужгороді утворюється сніговий покрив, проте його висота незначна.

Відносна вологість повітря в середньому становить 73%, найменша вона у квітні (63%), найбільша — у грудні (84%).

Таблиця 1. Погода в м. Ужгород. Температура повітря та опади. Грудень 2014.

Дата

Температура повітря, °C

Опади, мм

мінімум

середня

максимум

Відхилення від норми

1

-7.4

-3.1

0.5

-4.9

0.0

2

-1.0

0.9

3.5

-0.7

1.0

3

1.0

3.8

9.4

+2.3

0.5

4

-1.0

3.8

10.0

+2.5

0.0

5

-3.7

1.0

9.3

-0.1

0.0

6

-1.2

3.2

7.7

+2.2

0.0

7

-2.2

1.8

8.0

+1.0

0.0

8

-2.8

0.3

2.7

-0.4

0.4

9

1.6

4.0

6.6

+3.5

0.1

10

2.9

4.9

6.2

+4.5

0.0

11

2.4

2.9

3.6

+2.7

0.0

12

1.8

3.0

4.8

+2.9

0.0

13

0.5

4.3

7.5

+4.3

0.0

14

5.0

7.0

8.5

+7.2

0.0

15

6.3

8.1

9.8

+8.4

0.0

16

6.9

8.1

9.2

+8.5

0.1

17

2.8

6.1

7.7

+6.6

12.0

18

0.8

3.3

5.2

+3.9

0.0

19

4.4

5.6

6.7

+6.3

13.0

20

4.9

6.5

8.0

+7.3

2.0

21

2.5

4.4

6.4

+5.3

0.0

22

0.1

2.7

4.9

+3.7

4.0

23

3.1

5.8

8.2

+6.9

0.0

24

1.0

5.4

7.9

+6.5

0.0

25

0.7

4.1

6.9

+5.3

0.0

26

-3.7

-0.3

3.1

+1.0

0.0

27

-5.3

-1.4

1.5

-0.1

0.0

28

-5.3

-1.6

2.0

-0.2

0.0

29

-5.4

-3.1

0.1

-1.7

0.0

30

-8.9

-6.3

-3.5

-4.8

0.0

31

-14.3

-9.5

-3.6

-8.0

0.0

Норма середньомісячної температури грудня: -0.2 °С. Фактична температура місяця за даними спостережень: 2.4 °С. Відхилення від норми:

+ 2.6 °С.

Норма суми опадів в грудні: 68 мм. Випало опадів: 33 мм. Ця сума становить 49% від норми.

Найнижча температура повітря (-14.3 °) була 31 грудня. Найвища температура повітря (10.0 °С) була 4 грудня.

Таблиця 1.1. Погода в м. Ужгород. Температура повітря та опади. Січень  2015.

Дата

Температура воздуха, °C

Опади, мм

мінімум

середня

максимум

Відхилення від норми

1

-9.2

-4.8

-3.5

-3.2

0.2

2

-7.5

-4.9

-2.6

-3.3

0.8

3

-4.1

-2.2

-0.1

-0.6

2.0

4

-0.4

0.4

2.7

+2.1

3.0

5

-3.5

-0.1

2.0

+1.6

0.0

6

-4.3

-2.3

-0.8

-0.6

0.0

7

-17.1

-10.8

-4.3

-9.1

0.0

8

-9.5

-7.1

-5.2

-5.4

0.5

9

-6.1

-4.2

-1.4

-2.4

7.0

10

-1.6

1.5

3.5

+3.3

7.0

11

-0.4

2.3

4.1

+4.1

3.0

12

-4.5

0.3

3.7

+2.1

0.0

13

1.5

2.6

4.6

+4.4

0.0

14

-0.4

2.4

6.0

+4.2

0.0

15

-0.6

1.4

3.1

+3.2

0.3

16

0.2

3.1

5.2

+4.9

0.0

17

3.4

6.4

10.0

+8.2

0.0

18

5.1

6.5

7.8

+8.3

5.0

19

2.7

3.9

6.1

+5.7

7.0

20

2.7

3.6

4.8

+5.4

1.3

21

2.2

4.4

6.3

+6.2

3.7

22

3.0

5.2

7.8

+6.9

3.0

23

-0.5

3.3

7.6

+5.0

0.6

24

3.2

6.0

9.0

+7.7

0.6

25

-0.5

2.1

4.9

+3.8

2.0

26

-1.7

1.4

3.7

+3.0

0.0

27

-2.2

0.5

2.3

+2.1

0.0

28

-4.6

0.5

6.1

+2.1

0.0

29

-1.0

-0.1

1.2

+1.4

3.0

30

0.1

3.4

8.0

+4.9

7.6

31

0.4

3.7

8.1

+5.2

16.0

Норма середньомісячної температури січня: -1.7 °С. Фактична температура місяця за даними спостережень: 0.9 °С. Відхилення від норми: + 2.6 °С.

Норма суми опадів у січні: 53 мм. Випало опадів: 74 мм. Ця сума становить 140% від норми.

Таблиця 1.2. Погода в м. Ужгород. Температура повітря та опади. Лютий  2015.

Дата

Температура повітря, °C

Опади, мм

мінімум

середня

максимум

Відхилення від норми

1

-2.6

1.5

6.0

+2.9

0.0

2

-4.1

-0.6

0.4

+0.8

3.0

3

-1.5

-0.6

0.1

+0.7

4.0

4

-1.3

0.3

2.2

+1.5

0.5

5

-2.9

1.0

5.5

+2.2

0.2

6

-0.6

1.3

4.3

+2.4

0.0

7

-3.9

-0.7

3.5

+0.3

0.0

8

-3.5

-1.9

0.5

-1.0

0.9

9

-3.8

-2.1

-0.3

-1.2

2.0

10

-3.3

-1.7

0.1

-0.9

2.0

11

-2.5

1.4

7.4

+2.1

0.0

12

-3.9

0.2

5.5

+0.8

0.0

13

-5.7

0.2

7.1

+0.7

0.0

14

-6.1

0.5

9.7

+0.8

0.0

15

-5.7

1.6

10.4

+1.8

0.0

16

-4.1

1.6

7.5

+1.7

0.0

17

-7.9

-1.3

5.0

-1.3

0.0

18

-9.8

-2.4

6.8

-2.6

0.0

19

-5.5

-0.7

5.1

-1.0

0.0

20

0.7

3.2

7.0

+2.7

0.0

21

-3.9

3.1

9.3

+2.5

0.0

22

-1.4

5.8

11.6

+5.0

0.0

23

3.5

5.9

8.0

+5.0

1.1

24

6.6

9.3

14.4

+8.2

2.0

25

-0.4

5.0

11.8

+3.7

1.0

26

4.6

7.5

12.0

+6.0

0.5

27

2.3

5.5

8.1

+3.8

0.0

28

-2.3

4.0

9.5

+2.2

0.6

Норма середньомісячної температури лютого: -0.1 °С. Фактична температура місяця за даними спостережень: 1.7 °С.

Норма суми опадів у лютому: 50 мм. Випало опадів: 18 мм. Ця сума становить 36% від норми.

Найнижча температура повітря (-9.8 °С) була 18 лютого. Найвища температура повітря (14.4 °С) була 24 лютого [2].

Серед міст правобережної частини України обласний центр — на другому місці. Насправді Ужгород має однакові показники з Рівним, і лише завдяки меншому вмісту однієї з речовин залишається другим. Для порівняння — середньорічна концентрація формальдегіду в Ужгороді 0,016 мг/куб. м., а в Рівному — 0,013 мг/куб. м. при ГДК 0,003 мг/куб. м. Загалом середньорічні показники в Ужгороді перевищують гранично допустимі концентрації (ГДК) у 5,3 раз.

Регулярні спостереження за забрудненням атмосферного повітря в місті здійснюють на двох стаціонарних базових постах, розташованих у житловій та промисловій зонах міста — на проспекті Свободи та вулиці Паризької Комуни. Вимірюють повітря чотири рази на добу. Відтак щодня одержують вісім проб. З них у лабораторії вираховують середній рівень і визначають стан забруднення. Лабораторія спостережень за забрудненням атмосферного повітря, якій підконтрольні пости, забезпечена приладами, покази яких достовірні.

Основними джерелами забруднення снігового покриву є автомобільний транспорт, промисловість і життєдіяльність людини. Автомобільний транспорт надає комплексний вплив на сніговий покрив. В якості основних продуктів-забруднювачів, що надходять від автомобільного транспорту, можна виділити: продукти згоряння палива, протікання пально-мастильних матеріалів (ПММ) і постійне підтримання в повітрі дорожнього пилу. Вихлопні і відпрацьовані гази двигунів внутрішнього згоряння викидають в повітряний басейн більше 70% оксидів вуглецю та вуглеводнів (бензол, формальдегіди, бензапірен), близько 55 % оксидів азоту, до 5,5 % води, а також сажу (важкі метали) , гар, кіптява і т.д.. За великого числа автомобілів і при нестачі заходів з прибирання забруднень, проїжджа частина являє собою акумулятор всіх забруднювачів, які переносяться автомобілями. Так само, за постійної фізичного навантаження, проїжджа частина не замерзає, що робить переміщення і підняття в атмосферу забруднень легше, що, зрозуміло, позначається на прилеглому сніговому покриві. Побутові відходи так само забруднюють сніговий покрив. Найбільше забруднення спостерігається навколо житлових будинків, місць скупчення людей.

1.2. Сніговий покрив і його характеристика

Сніговий покрив - шар снігу на поверхні Землі, що утворився в результаті снігопадів і хуртовин. Сніговий покрив має малу щільністю, зростаючої з часом, особливо до весни. Альбедо свіжого снігу - 70-90 %, весняного, танучого - 30-40 %. Поверхня снігового покриву в значній мірі формується під впливом сонячної радіації і вітрів. Вітрові форми снігового мікрорельєфу можуть бути акумулятивними (снігові замети, дюни, бархани) і дефляційними (заструги, западини). Через малу щільність снігового покриву (0,05-0,1 г/см3 в якого щойно випав снігу, 0,3-0,4 г/см3 у сухого снігу в кінці зими, 0,5-0,6 г/см3 у багаторічного снігу на льодовиках) велика його теплопровідність. Сніговий покрив характеризується шаруватістю і зернистістю. Впродовж зими сніговий покрив осідає і ущільнюється. Розрізи сніжного покриву до кінця зими відображають історію минулих снігопадів і супроводжували їх станів погоди, запаси тепла в підстилаючих грунтах, а так само екологічну обстановку на території [3]. Сніговий покрив має великий вплив на клімат, рельєф, гідрологічні та грунтоутворюючі процеси, життя рослин і тварин. Сніговий покрив охороняє грунт від глибокого промерзання і зберігає озимі посіви, поглинає азотисті сполуки, удобрюючи тим самим грунт, адсорбує атмосферний пил, охолоджує приземні шари повітря. Сніговий покрив є ефективним накопичувачем аерозольних забруднюючих речовин, що випадають з атмосферного повітря. При сніготаненні ці речовини надходять у природні середовища, головним чином у воду, забруднюючи їх. При утворенні і випаданні снігу в результаті процесів сухого і вологого вимивання концентрація забруднюючих речовин у ньому виявляється зазвичай на 2-3 порядки величини вище, ніж в атмосферному повітрі. Тому вимірювання вмісту цих речовин можуть проводитися досить простими методами і з високим ступенем надійності. Пошаровий відбір проб снігового покриву дозволяє отримати динаміку забруднення за зимовий сезон, а всього лише одна проба по всій товщі снігового покриву дає представницькі дані про забруднення в період від утворення стійкого снігового покриву до моменту відбору проби. Сніговий покрив дозволяє вирішити проблему кількісного визначення сумарних параметрів забруднення (сухих і вологих випадінь). Сніговий покрив як природний планшет-накопичувач дає дійсну величину сухих і вологих випадінь в холодний сезон і кількісну величину параметрів забруднення. У горах і полярних областях земної кулі сніговий покрив, поступово перетворюючись на лід, як би консервує наявні в ньому забруднюючі речовини і зберігає їх при сприятливих умовах в масі льодовиків багато сотень і тисячі років, стаючи своєрідним літописом складу атмосферного повітря і його забруднення. Сніговий покрив є ефективним індикатором процесів закислення природних середовищ.

Забруднення снігового покриву відбувається в 2 етапи. По-перше, це забруднення сніжинок під час їх утворення в хмарі і випадання на місцевість - вологе випадання забруднюючих речовин зі снігом. По-друге, це забруднення вже снігу, що випав в результаті сухого випадіння забруднюючих речовин з атмосфери, а також їх надходження з підстилаючих грунтів і гірських порід. Взаємовідносини між сухими і вологими випадіннями залежить від багатьох факторів, головними з яких є: тривалість холодного періоду, частота снігопадів і їх інтенсивність, фізико-хімічні властивості забруднюючих речовин, розмір аерозолів.  У зв'язку з великою інтенсивністю процесів вологого вимивання для регіонального та глобального забруднення частка сухих випадінь зазвичай становить 10-30 %. Однак поблизу локальних джерел при великих викидах грубодисперсних аерозолів картина змінюється на зворотну, тобто на частку сухих випадінь може припадати від 70 до 90 %. Середній час перебування в атмосфері антропогенних і природних речовин тісно пов'язане з висотою викиду і фізико-хімічними властивостями. Час перебування, як правило, зростає з висотою викиду і збільшенням дисперсності аерозольних частинок і становить від декількох хвилин до року і більше. Характерна висота надходження забруднюючих речовин від великих промислових підприємств і теплових електростанцій становить 150 м. Ця оцінка враховує висоту труб, початковий підйом газопилового факела, розподіл потужності викиду за окремими типами джерела. Реальна висота викиду може коливатися в широких межах, від десятків до сотень метрів. Викид забруднюючих речовин автотранспортом відбувається практично на рівні землі. Надходження в атмосферу природних речовин (продуктів вітрової ерозії, летючих сполук, морських бризів) відбувається безпосередньо з поверхні Землі [4].

При організації екологічного моніторингу одна з найбільш актуальних проблем - вибір природних об'єктів для досліджень. Одним з методів, що дозволяють оцінити ступінь техногенного навантаження на навколишнє середовище міст і здоров'я проживаєчих в них громадян, є моніторинг забруднення атмосферних опадів. Найбільш зручним у вивченні видом опадів є сніговий покрив (Ашихміна, 1996).

Серед основних причин, що обумовлюють можливість успішного застосування методів моніторингу забруднення снігового покриву, і як наслідок природних середовищ, можна виділити (Василенко, 1985):

. відбір проб снігового покриву надзвичайно простий і не вимагає складного устаткування в порівнянні з відбором проб повітря;

. сніговий покрив дозволяє вирішити проблему кількісного визначення сумарних параметрів забруднення (сухих і вологих випадінь);

. при утворенні і випаданні снігу концентрація забруднюючих речовин у ньому виявляється зазвичай на 2-3 порядки вище величини, ніж в атмосферному повітрі.

. сніговий покрив як природний планшет-накопичувач дає досить об'єктивну величину сухих і вологих випадінь в холодний сезон. Тому вимірювання вмісту цих речовин можуть проводиться досить простими методами і з високим ступенем надійності.

Зима - найбільш холодний час року, тривалістю в кілька місяців. При поділі року на чотири сезони в помірних широтах за зиму умовно приймається проміжок часу з грудня по лютий, але характерні кліматичні ознаки зими можуть спостерігатися з листопада по березень включно. Зима характеризується певними фенологічними ознаками і настає з моменту переходу середньодобової температури в період її падіння через 0 ° С.

Один з основних факторів, що визначають стан зими - температура повітря. В умовах негативних температур, спостережуваних на більшій частині нашої країни, відбувається різке зниження біологічної активності всього живого, інтенсивності біохімічних і хімічних процесів. Зміна агрегатного стану води на величезних площах земної поверхні викликає прояв нових якостей у природному середовищі, які, в свою чергу, можуть впливати як на живу природу, так і на окремі компоненти неживої природи.

Сезонний сніговий покрив лягає на поверхню суші на площі від 115 до 126 млн. км2. Сніговий покрив має великий вплив на всі природні процеси і господарську діяльність людини. Суцільний сніговий покрив охороняє взимку поверхню від ерозії, дефляції, а навесні при таненні є джерелом інтенсивного прояву схилових і ерозійних процесів. Сніг впливає на тиск, опади, вологість, температурний режим, запиленість атмосфери.

З іншого боку, фізико-механічні властивості снігу, його будова і особливості поширення знаходяться в тісній залежності від ландшафтних умов території. Сніговий покрив є дзеркалом сезонного стану природи і несе велику інформацію про погодні явища.

Утворення снігового покриву відбувається в результаті випадання з атмосфери твердих опадів, представлених сніжинками, які складаються з безлічі дрібних крижаних кристалів. Процеси утворення в хмарі зародкових крапель і кристалів складні і не повністю ще вивчені. Вважають, що зародження сніжинок відбувається біля ядер конденсації, якими є частки пилу, сажі, пилку рослин і спор. Збільшення видимих кристаликів відбувається за рахунок сублімації (переходу з газоподібного в твердий стан, минаючи рідку фазу) на них водяної пари або злипання один з одним. В умовах сильного перенасичення повітря водяною парою виникають променисті сніжинки, якщо ж перенасичення зменшується, проміжки між променями заповнюються льодом і створюються пластинки. У міру збільшення ваги кристалики падають на землю і на своєму шляху піддаються механічному й температурного впливу. На поверхні землі сніжинки накопичуються і формують сніговий покрив. Сніг схильний до дії вітру та температури повітря не тільки в момент випадіння, але і після снігопаду. Розподіл снігу залежить від особливостей випадання опадів, сили вітру, характеру поверхні та інших факторів. Переміщається сніг по фізичним законам перенесення піску. На затишних ділянках відбувається накопичення снігу і утворюються замети. Місця, схильні тривалого вітровому впливу, як правило, позбавлені снігу. Вивчення переміщення снігу має велике практичне значення при сніговій меліорації.

(Тушинський та ін, 1972, Рябцева, 1972

Потужність снігового покриву залежить від режиму погоди протягом зимового сезону, рельєфу, рослинного покриву та інших фізико-географічних умов. Поширення потужності снігового покриву на тій чи іншій території в цілому залежить від місцевих умов. На відкритих піднятих ділянках, особливо в навітряних схилах, потужність снігу зазвичай менше , ніж у пониженнях і на підвітряних схилах. У лісі за рахунок хуртовин снігу більше, ніж на відкритих ділянках.

Одним з важливих властивостей снігу є його щільність. Під щільністю розуміється відношення об'єму води, що міститься в снігу (кубічних сантиметрах). Чисельно вона дорівнює вазі снігу (в грамах) в 1 см3 снігового покриву. Від щільності і потужності снігу залежать запаси води в сніговому покриві: чим більше потужність і щільність снігового покриву, тим більше води містить я в ньому.

Серед фічних властивостей снігу насамперед звертають увагу теплоізолюючі властивості, які обумовлені його поганою теплопровідністю. У середніх значеннях теплопровідність снігу приблизно на порядок більше теплопровідності повітря і на порядок менше теплопровідності мінеральної грунту. Тому грунт, вкритий снігом, промерзає повільніше і на меншу глибину в порівнянні з оголеною. Теплопровідність щойно випав пухкого снігу найменша. Такий сніг гарантує найкращий захист грунту і зимуючих під ним рослин від охолодження і промерзання.

Найдрібніші матово-білі кристалики льоду - сніг - є самими звичайними видами твердих опадів, що виникають у вільній атмосфері в результаті сублімації водяної пари усередині переохолодженого повітря

Утворенню кристалів сприяють і ядра кристалізації, серед яких кращими є речовини, кристалічна решітка яких геометрично подібна решітці льоду. Японський гляциолог У. Накайя, досліджуючи сніжинки під електронним мікроскопом, завжди виявляє в їх центрах включення розміром 0,5 - 0,8 мк (переважно частинки каоліну, глини, вугілля, а також мікроорганізми).

Кристали льоду мають трігональную форму. Вони завжди розвиваються попарно і створюють шестикутний кристал. Кристалографічних осей 4: з них 3 лежат ь в одній площині, утворюючи один з одним кути в 120 °, четверта (головна) вісь спрямована перпендикулярно до цієї площини і є віссю симетрії.

Безліч факторів впливає на утворення і зростання сніжинок, тому таке велике розмаїття їх форм. У колекції мікрофотографій американського метеоролога Уїлсона Бентлі, виданого в 1931 році, налічується понад 5 тисяч Мікрофотографії сніжинок, відмінних один від одного.

Найбільш досконалі класифікації кристалів снігу належать У.Накайя і А.Д.Заморскому. Останній за генетичними ознаками виділив 9 основних форм, а в них 48 видів, які є варіантами, комбінаціями і ускладненнями основних форм.

Узагальнюючи це велике розмаїття форм сніжинок, можна говорити про два основні типи (по В.М.Котлякову):

1 - пластинчасті кристали, що утворюються при температурах - 20 - 25 °С;

2 - стовпчасті кристали, що утворюються при більш низьких температурах. До основних форм першого типу відносяться:

Платівка - найпростіша за формою сніжинка, тонка шестикутна, рідше трикутна крижана пластинка розміром від 0,1 до 4 мм. Всі її боку (або через одну) однакові за формою і довжині.

Зірчастий кристал - мабуть, найкрасивіша сніжинка (її зображення стало символом снігу) - тонкий, плоский кристал, має центральну шестикутну пластинку, з кутів якої ростуть тонкі промені. Зазвичай променів шість, але може бути 3 або 12 або інші ускладнені форми. Середній розмір кристалів коливається від 2 до 7 мм. До нас дійшли замальовки цього виду сніжинки, що датуються 1555 роком.

Пушинка - пластинка або зірка до 9 мм по горизонталі, покрита звичайно з одного боку плоскими кристалами, що зросли під різними напрямами і кутами. Пушинки колись славилися «вкриті інеєм снігом».

Серед стовпчастих кристалів найпоширенішою формою є стовпчик. Це шестигранна або порожниста призма довжиною менше 1 см з плоскими пірамідальними або усіченими кінцями. Вона дуже часто зустрічається при температурах нижче - 20 ° С і має багато ускладнених різновидів.

Витягнуті найтонші снігові кристали відомі як голки. Складний сніжний кристал - їжак - являє собою кілька пластинок, променів або призм, що ростуть в різних напрямках з одного центру. Сніговий покрив в основному складається з пластинчастих їжаків і зірок (близько 30%), зірчастих пушинок (близько 10%), сніжної крупи та інших форм (Мал. 13).

Фізико-механічні властивості снігу і сніжного покриву


Сніг є найбільш поширеним видом твердих атмосферних опадів. Сніжинки, складові падаючий сніг і утворюють сніговий покрив, є плоскими кристалами льоду вельми різноманітної форми, в основному гексагональної, шестигранною і шестипроменевої. Розміри окремих, вільно падаючих в повітрі сніжинок доходять до 10 мм.

Сніжним покровом називають шар снігу, що лежить на поверхні землі і утворився при снігопадах. Склад снігового покриву досить різноманітний, він має шарувату будову, обумовлене цілою низкою причин: перемежованими снігопадами, власною масою сніжинок, сублімацією і сублімацією снігових кристалів, впливом атмосферних факторів (сонячної радіації, вітру, інших атмосферних опадів та ін.)

Таким чином, сніговий покрив не є стабільним; його потужність і всі фізико-механічні властивості безперервно змінюються.

Сухий сніговий покрив являє собою двофазну, а мокрий - трифазну систему, що складається з кристалів льоду, води і повітря, що містить водяну пару.

Всі характеристики снігу залежать від його щільності, але разом з тим щільність снігу найвищою мірою мінливе, від 10 до 700 кг/м3. Зазвичай розглядають: щільність різних видів снігу, щільність снігу на відкритій місцевості, щільність снігу в лісі, щільність снігу в сніжниках, щільність талого снігу.

Щільність снігу досить неоднорідна по висоті снігового покриву і залежить від тривалості та глибини його залягання. Тому щільність снігового покриву є величиною осредненной.

Наявність вологи (води, водяної пари) істотно збільшує щільність снігу. Щільність талого снігу має велике значення для прогнозу водопілля на річках. Спостереження показують, що в більшості випадків вона змінюється на початку танення від 180 до 350 кг/м3, в розпал танення від 350 до 450 кг/м3, в кінці танення доходить до 600 кг/м3.

Щільність снігу в лісі менше, ніж на відкритій місцевості, що пояснюється зменшенням вітру в лісі і меншою інтенсивністю зимових відлиг.

Пористість снігового покриву обумовлена ??наявністю великої кількості проміжків між кристалами льоду, що утворюють сполучені між собою пори і пронизують сніговий покрив у всіх напрямках.

Пористість снігового покриву пов'язана з його структурою і змінюється в міру його ущільнення від 98 до 20%. До початку сніготанення (зазвичай при щільності 280 - 300 кг/м3) вона становить 73-67%.

Повітропроникність снігового покриву пояснюється наявністю в ньому наскрізних пір і характеризується коефіцієнтом воздухопроводності. За відсутності рідкої фази сніговий покрив буде повітропроникним, якщо розміри пор або капілярів будуть достатніми для вільного переміщення молекул повітря. Отже, коефіцієнт повітропроникності істотно залежить від структури снігового покриву; він зменшується у міру його ущільнення.

Водопроникність снігового покриву для гравітаційної води, що надходить від дощу або від танення верхнього шару снігу, залежить від кількості, розмірів і форми пір в сніговому покриві, від наявності крижаних прошарків і пр., тобто від структури снігового покриву.

Водоутримуюча здатність снігового покриву характеризується тим найбільшою кількістю води, яке він здатний утримати в даному його стані. Ця характеристика має велике значення для розрахунку половодий. Вона вивчалася П.П.Кузьміним дослідним шляхом на спеціально розроблених приладах з використанням вагового та калориметрического способів.

В результаті досліджень було встановлено, що водоутримуюча здатність снігового покриву залежить від його структури і щільності: меншої щільності відповідає більша водоутримуюча здатність.

Вологість снігу - кількість води, яка сніговий покрив містить в даний момент. Вона є дуже важливою його фізичною характеристикою і визначається калориметричним способом.

Коефіцієнт відбиття сонячної радіації снігом значно вище, ніж у льоду і, тим більше, у води.

Коефіцієнт поглинання сонячної радіації снігом також високий; поглинається вона самим верхнім шаром снігу і тому не доходить до його підстильної поверхні.

Електричні, радіоактивні та акустичні властивості снігу останнім часом набувають все більшого значення, але вони поки вивчені недостатньо.

Сухий сніг, насамперед, характеризується малою електричну провідність, що дозволяє розташовувати на його поверхні навіть не ізольовані проводи. Виконані дослідження для сухого снігу щільністю близько 100 - 500 кг/м3 при температурі від - 2 до - 16 ° С показали, що питомий електричний опір? е. досить високе (2,8 · 105 - 2,6 · 107 Ом · м) і близько до питомою опору сухого льоду. Навпаки, вологий сніг володіє малим електричним опором, падаючим до 10 Ом · м.

Сухий сніговий покрив є діелектриком. Діелектрична проникність снігового покриву? залежить від частоти електромагнітних хвиль, їх довжини і від стану снігу (температури, щільності, структури, вологості). Діелектрична проникність снігу значно менше, ніж льоду (? Ол=73 ... 95,?? Л=3 ... 8), і збільшується з зростанням його щільності і вологості.

Акустичні властивості снігу проявляються, наприклад, в скрипі під лижами, полозами саней, під ногами пішоходів і в інших випадках. Скрип снігу залежить від його щільності, тиску на нього і від його температури. Помічено, що скрип чути при температурі від - 2 до - 20 ° С; нижче цієї температури скрип не чутний. Зв'язок скрипу з температурою можна пояснити тим, що з пониженням температури збільшується міцність снігових кристалів і тому злам їх під тиском супроводжується звуком. При температурі нижче - 20 ° С сніжинки достатньо міцні і дуже мало ламаються під тиском.

Механічні властивості снігу мають велике значення при використанні його в якості будівельного матеріалу, при транспортуванні по ньому вантажів, а також при вивченні снігових лавин.

Встановлено, що залежність тертя ковзання по снігу різних тіл від температури снігу неоднозначна. Найкращі умови для руху лиж і саней спостерігаються при температурі від - 3 до - 10 ° С. Із збільшенням щільності снігу та швидкості руху коефіцієнт тертя ковзання зменшується.

Опір снігу розтягуванню досліджувалося щодо розриву зразка від власної ваги шляхом пропіліванія заздалегідь наміченої шийки. Щойно випав сніг надає невелику, практично рівне нулю опір розриву, а в ущільнили снігу опір розриву зростає із збільшенням щільності і досягає значення 0,027 · 105Па. Опір розриву вологого снігу менше, ніж сухого. В цілому опір снігу розриву залежить від його температури, щільності і структури.

Сніговий покрив протягом усього періоду свого існування піддається впливу різних фізичних та механічних факторів, що призводять до безперервного зміни його структури, складу і обсягу. Ці фактори і що надаються ними впливу ще далеко недостатньо вивчені.

Дослідження снігового покрову є зручним і економічно вигідним способом отримання даних про надходження забруднюючих речовин із атмосфери на підстилаючу поверхню. Особливу цікавість сніговий покрив представляє при вивченні процесів довготривалого забруднення (місяць, сезон), оскільки як природній накопичувач він дає представлення про реальну кількість сухих та вологих осадів у холодну пору року.

Найбільш інтенсивно даний підхід приміняють на протязі останніх десятиліть. Показано, що сніг може слугувати індикатором атмосферного забруднення поллютантами різного типу: пилюкою, важкими металами, нафтовими поліциклічними ароматичними вуглеводнями, білковими зєднаннями та ін.. Сніговий покрив можна також використовувати для цілей дистанційного зондування параметрів забруднення місцевості, в тому числі і з космосу.

Завдяки геохімічним та санітарно-гігієнічних дослідженям були встановлені кількісні зв’язки між складом компонентів в атмосферному повітрі та випаданні їх на території міст, що фіксується у вигляді аномалій в грунті та сніговому покрові.

Протягом вересня 2014 року лабораторією спостережень за забрудненням атмосферного повітря (ЛСЗА) Закарпатського ЦГМ на двох стаціонарних постах спостережень міста Ужгорода відібрано та проаналізовано 988 проб атмосферного повітря. Порівняння середньої за місяць концентрації забруднюючих речовин із гранично допустимою середньодобовою концентрацією показало підвищений рівень забруднення формальдегідом (3,9 ГДКс.д.) та оксидом вуглецю (1,1 ГДК с. д.). У порівнянні з серпнем, в вересні знизилась концентрація в атмосферному повітрі міста диоксиду та оксиду азоту, пилу та формальдегіду; забруднення диоксидом сірки, оксидом вуглецю та розчинними сульфатами залишилось на рівні попереднього місяця. Порівняно з вереснем минулого року, спостерігається ріст середньомісячної концентрації диоксиду сірки, оксиду азоту, пилу, розчинних сульфатів; забруднення формальдегідом, оксидом вуглецю та диоксидом азоту знизилось. Перевищення максимальної разової гранично допустимої концентрації (ГДК м. р.) в атмосферному повітрі міста виявлено для формальдегіду (максимальне значення разової концентрації склало 2,32 ГДК м. р.); повторюваність перевищення ГДК м. р., у відсотках до кількості відібраних проб, склала 7,2%. Індекс забруднення атмосферного повітря міста Ужгорода п’ятьма пріоритетними забруднюючими речовинами в вересні склав 8,79 (в попередньому місяці – 13,74), в тому числі: індекс забруднення формальдегідом – 5,91, оксидом вуглецю – 1,08, диоксидом азоту – 0,78, оксидом азоту – 0,62 та пилом – 0,40(11).

Пояснення даних аномалій можна зробити проаналізувавши троянду вітрів міста Ужгород. Таким чином, визначивши напрямки вітрів у місті можна довести або спростувати припущення про транскордонне забруднення повітряного басейну міста шкідливими речовинами із сусідніх держав.

Рис. 1. Троянда вітрів міста Ужгород.

Рис. 2. Карта Ужгорода.

1.3. Характеристика та особливості снігового покрову як об’єкта хімічного аналізу

Вплив антропогенного джерела на навколишнє середовище найбільш масштабно проявляється в повітряних викидах і може бути сумарно визначене по складу снігового покрову для зимового періоду на значній території. Вивчення особливостей викидів аерозольних домішок повітряних викидів, закономірностей формування хімічного складу снігу в залежності від віддаленості від джерела забруднення, встановлення кореляцій між компонентами хімічного складу  є предметом даної роботи.

Виходячи з умов формування та існування, сніговий покров – це складна гетерогенна система, яка включає воду в твердому стані, як основний компонент(її вміст зазвичай більше 99 %), а також тверду фракцію, представлену аерозольними частинками. Саме ці аерозольні частинки є основними носіями інформації про склад снігових проб, так як за їх характеристиками можна судити про джерела аерозольних викидів. Єдиної класифікації джерел надходження аерозольних часток в сніговий покрив не існує. Тим не менш, можна припускати наявність вкладу в його в хімічний склад як з боку аерозолів природного походження (космічний пил, континентальні і морські аерозолі), так і від антропогенних викидів промпідприємств, транспорту, сільського, побутового та комунального господарства. Залежно від місця відбору проб внесок від цих джерел і співвідношення між твердою і водорозчинній фракціями снігового покриву може бути різним. Крім того, самі аерозолі також різняться по фазовому, дисперсному, хімічному та мікробіологічному складу. Для вивчення стану довкілля урбанізованих територій найбільший інтерес представляють снігові проби, відібрані в околицях антропогенних джерел. Очевидно, що в цих пробах переважають аерозольні фракції, що характеризують конкретне джерело.

Найбільш інтенсивні дослідження снігового покриву проводяться протягом останніх 40-50 років. Результати проведених досліджень були узагальнені в ряді монографій. Основний висновок, який можна зробити з проведених досліджень, полягає в тому, що сніговий покрив є зручним об'єктом для дослідження тривалого атмосферного забруднення, що дозволяє здійснювати моніторинг навколишнього середовища із застосуванням відносно простих процедур відбору проб, підготовки до аналізу та отримання кількісної інформації про склад. Так, наприклад, відбір снігових проб для виявлення забруднення сніжного покриву повітряними викидами джерел різної просторово-часової структури проводять за визначеними маршрутами, як правило, приуроченим до системи під'їзних шляхів. Власне техніка пробовідбору полягає в зрізі керна на всю глибину снігового покриву дощенту його залягання з використанням труби з пластмаси або титану. Отриманий керн, очищений від залишків грунту та / або рослинності в підставі труби, поміщають в пластиковий пакет. Число кернів в пакеті, а також число взятих проб не регламентується і визначається можливостями використовуваних методів хімічного аналізу. При відсутності підходу, заснованого на моделюванні процесів перенесення газо-аерозольних викидів, для виявлення зон забруднення необхідний відбір великого числа проб, що вимагає значних зусиль при проведенні пробопідготовки та аналізу.

Стандартна процедура підготовки проби снігу до аналізу включає стадію переведення її в рідкий стан шляхом розтоплення при кімнатній температурі. Слід, однак, брати до уваги, що при цьому має місце також часткове розчинення зваженого речовини аерозолю, за рахунок чого відбувається зміна первинного складу фракції аерозолю. Для поділу фаз розчиненої речовини і осаду найчастіше застосовують фільтрування або центрифугування, аналізу піддають і осад і фільтрат. В принципі, можна аналізувати одну з фракцій, якщо відомо, в який з них переважно концентрується визначається компонент, при цьому одержувані дані досить інформативні для характеристики джерела забруднення. Однак у більшості випадків компоненти проби розподілені між двома фазами, причому нерідко спостерігається утворення так званих «вторинних» опадів. Тому для характеристики складу вихідних аерозолів і, отже, джерела викидів, необхідні дані по складу обох аналізованих фаз[5].

РОЗДІЛ II

ЕКСПЕРЕМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА

2. Техніка безпеки та охорона праці при виконанні дипломної роботи

1. Перед початком роботи кожен працівник лабораторії повинен одягнути спецодяг, який зберігається в індивідуальних шафах, окремо від індивідуального одягу.

2. Кожен працівник повинен мати закріплене за ним робоче місце, яке забороняється покидати під час виконання роботи.

3. При роботі зі скляними приладами потрібно захищати руки при зборі або з’єднанні окремих його частин за допомогою каучуку або гуми.

4. При закриванні тонкостінної посудини пробкою, необхідно тримати посудину за верхню частину шийки ближче до місця, куди повинна бути вставлена пробка, захищаючи руки рушником.

5. При нагріванні рідини в пробірці її тримають спеціальним утримувачем так, щоб отвір був направлений від себе та працюючих поруч.

6. Великі хімічні склянки з рідиною піднімають тільки двома руками, таким чином, щоб відігнуті краї склянки спиралися на вказівні пальці.

7. При переливанні рідини користуються лійкою.

8. Нагрівання сильнодіючих отруйних речовин проводять тільки в кругло донних колбах, подалі від вогню у витяжній шафі.

9. При роботі з кислотами та лугами необхідно дотримуватись таких правил:

- всю роботу з концентрованими кислотами та лугами проводять у витяжній шафі, користуючись окулярами, гумовими рукавичками та фартухом;

-  концентровану кислоту відбирають із посудини за допомогою спеціальної піпетки з грушею або сифоном;

- забороняється при приготуванні розчинів кислот додавати воду в кислоту. В посудину спочатку наливають необхідну кількість води, а потім малими порціями додають кислоту, постійно помішуючи;

- при приготуванні розчинів лугів, наважку лугу опускають у невелику широкогорлу посудину, заливають необхідною кількістю води і старанно перемішують;

- концентровані кислоти і луги виливають у раковину після попередньої нейтралізації;

- при кипятінні кислотних і лужних розчинів не можна щільно закривати посуд (пробірки і колби пробкою) до повного їх охолодження;

- при митті посуду хромової сумішшю запобігають попадання її на шкіру, одяг, взуття.

10. При роботі з легкозаймистими речовинами (ефір, бензин, бензол, ацетон, спирт та ін..) дотримуються таких вимог:

- усі роботи необхідно проводити у витяжній шафі при включеній вентиляції, вимкнутих газових пальниках і нагрівальних електроприладах відкритого типу;

- забороняється доручати проведення робіт із вогненебезпечними речовинами недосвідченому співробітнику;

-   забороняється під час роботи в приміщенні запалювати сірники, палити, включати прилади, при роботі яких може виникнути іскра.

11. Після закінчення роботи необхідно:

- привести в порядок робоче місце;

- залишки шкідливих речовин здати на зберігання;

- старанно вимити руки милом, рот прополоскати водою [8].

2.1. Вибір ділянок пробовідбору та та обґрунтування критеріїв оцінки якості проб талого снігу

Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити наступні завдання:

  •  вибрати ділянки пробовідбору снігу в межах міста Ужгород;
  •  визначити окремі параметри якості талої води;
  •  на основі досліджень проб снігу показати антропогенний та транскордонний вплив на його забруднення.

Для цього на території міста Ужгорода було виділено 6 точок пробовідбору снігового покриву, які розташовані у місцях з різним антропогенним та техногенним навантаженням, що представлено в таблиці 2. При виборі місць відбору проб снігу переслідували мету охопити всі функціональні зони міста, щоб визначити, яка із зон найбільше потерпає від антропогенного навантаження.

Таблиця 2. Місця відбору проб снігу.

 

№ точки відбору проби

Назва міської зони

Місце відбору та його характеристика

1

Зелена зона 1

Наб. Незалежності, прохідна, мало машин

2

Транспотрна зона 1

Пл. Корятовича, перехрестя, маршрутна зупинка, прохідна зона

3

Житлова зона

Вул. Харківська, двір за будинком № 19

4

Промислова зона

Вул. Л. Толстого 40, ЗАТ "Ужгородська швейна фабрика"

5

Зелена зона 2

Вул. Ботанічна Набережна, Ботанічний сад

6

Транспортна зона 2

Вул. Коритнянська

Таке розташування точок відбору проб дозволяє проводити оцінку якості проб снігу на різних ділянках і робити висновок про зміни деяких якісних показників талої води по всій території міста Ужгород.

Відбір проб снігу проводився 9.01.2015 та 9.02.2015 р. Обидва  періоди пробовідбору мали схожі характеристики: зима малосніжна, тепла. Проби відбиралися у період після випадіння снігу при температурі -3 - -50С, оскільки сніговий покрив внаслідок плюсової температури швидко сходив.

2.2. ПРОБОВІДБІР

Для проведення аналізу використовували зразки снігового покриву, які були відібрані в кінці зимового періоду 8-9 лютого 2015 року в п’яти точках міста Ужгород. В цей період середньодобова температура коливалась в інтервалі (-2- -10С), погода була хмарною з опадами у вигляді снігу. Було відібрано 5 зразків снігового покрову з усіх функціональних зон міста: транспортної, житлової, рекреаційної та промислової.

На протязі зими активне прибирання снігу з міських території не відбувалась. В парках і скверах товщина снігового покриву складала 5-15 см. Проїзні частини міста вільні від снігу; газони, прилеглі до проїзних частин мали невелику товщу снігового покрову: 2-5 см [5].

Методика відбору проб снігу

Процедура відбору снігу для аналізів має свої особливості.

Щоб дані були достовірними, в одному місці відбирають три проби. Це робиться таким чином:

Вибирається майданчик для відбору проб, на якому можна побудувати трикутник зі сторонами не менше 10 м (10-30 м).

В вершинах цього трикутника розмічаються квадрати зі сторонами 1 м. Виходить 3 таких квадрати.

Сніг збирається методом "конверта" в цих квадратах, тобто проби беруть по кутах квадрата (4 шт.) і в центрі квадрата. Всього відбирають 5 проб з кожного квадрата, які об'єднують і використовують для одного визначення. Три квадрата в вершинах трикутника дають 15 проб, по 5 для кожного вимірювання.

Сніг береться майже на всю глибину залягання. Це робиться для того, щоб підсумувати всі забруднення, що накопичилися за сезон в снігу. Сніг відбирається або циліндром, або лопатою або совком.

Всі 15 проб складаються в чистий поліетиленовий пакет. Слід мати на увазі, що обсяг зібраного снігу повинен бути великим, враховуючи, що коли сніг розтане, його обсяг зменшиться приблизно в 10 разів. Тому, щоб отримати, наприклад, 1 літр талої води треба зібрати близько 10 літрів снігу (приблизно відро).

Проби снігу відбиралися на всю глибину залягання снігового покрову за допомого пластмасового черпака. Отриманий зразок, очищений від залишків грунту та рослинності поміщали в пластиковий пакет. В кожній точці відбору проб кількість точок відбору вибирали таким чином, щоб загальна вага проби була 1,0-1,5 кг[5].

 

Пробопідготовка.

Проби снігу доставлялися  в лабораторію та розтоплювалися (без штучного підігріву) в скляних стаканах. Проби, відібрані в межах зони дії антропогенних джерел забруднення включають, як правило, сухий залишок. Для відділеня твердих частин від розчину проби фільтрували через паперовий фільтр. По результатам зважування висушеного при температурі 95+50С фільтру визначали масу сухого залишку[4,5ст].

При аналізі талого снігу можливе використання методик, які приміняються для аналізу вод. Хімічні аналізи виконувались за стандартними методиками. Для дослідження хімічного складу талих вод використовували метод прямої потенціометрії при вимірюванні рН, гравіметрії – при визначенні вмісту сухого залишку, спектрофотометрії – при визначенні нітратів, турбідиметрії – при визначенні сульфатів, кулонометрії – при визначенні хлоридів.

Опис проб

Починаючи з проби № 1 візуально можна побачити, що сніг не білосніжний, а з сіруватим відтінком, що може бути зумовлено запиленістю вулиць. При розтопленні даної проби спостерігалося незначне помутніння води і випадання осаду, а також невелика кількість твердих частинок сплила до поверхні води. Завислі частинки – це частинки сухих залишків рослин і сміття, які могли потрапити при відборі проб снігу, а осад – це частики землі та тверді уламки сміття. Найбільш візуально-забрудненою була проба № 2, що скоріше за все зумовлено тим, що проба відібрана біля перехрестя на пл.. Корятовича, зовсім поруч маршрутна зупинка, пішохідний перехід, а також дане місце пробовідбору на протязі дня вщент заповнене людьми. Також у пробі № 2 спостерігається незначне закислення, що пояснюється великою кількістю машин у даному місці пробовідбору.

Відбір проб снігу було проведено згідно затвердженої методики за допомогою пластмасової труби на всю глибину снігового покрову у місцях де поверхня снігу не була порушена. Відбір проб проводився в усіх функціональних  зонах міста Ужгород, що дозволило зробити загальну оцінку антропогенного та транскордонного забруднення снігового покрову міста. Для транспортування проб снігу використовували чисті поліетиленові пакети, а для розтоплення сніг переміщали у стерилізовані скляні банки. Проби не консервувалися а направлялися безпосередньо на дослідження.

Екологічну оцінку якості талої води проводили згідно «Методики екологічної  оцінки якості поверхневих вод за відповідними категоріями»(34).

На основі проведеного літературного огляду видно, що основними джерелами забруднення снігового покриву міста Ужгород є викиди автотранспорту, тому для оцінки якості розтоплених проб снігу визначали рН, вміст SO42- , HCO3-, Ca2+ , Cl-, Na+, K+ в мг/дм3, згідно стандартних методик (35-43). Показник  рН (активна реакція води) визначався потенціометричним методом, за допомогою приладу РН-150 М.

2.3. Визначення параметрів якості розтоплених проб снігу

Параметри якості розтоплених проб снігу визначалися згідно стандартних методик в лабораторії санепідемстанції.

Визначення рН у пробах розтопленого снігу потенціометричним методом

Для визначення рН  необхідно здійснювати шляхом вимірювання різниці потенціалів кола з перенесенням іонів, складеного зі скляного рНелектрода, оборотного до активності іонів гідрогену, та хлоридосрібного електрода порівняння, насиченого хлоридом калію:

(–) Ag, AgCl | KCl (нас.) Н+ || скляна мембрана || HCl (0,1 М) | AgCl, Ag (+)

електрод порівнянняскляний електрод

Різниця потенціалів скляного та хлоридосрібного електродів кола при 298 К: 

Е=φcклφAg,AgCl|Cl- = φо– 0,059 рН – φAg,AgCl|Cl-.

Оскільки потенціал хлоридосрібного електрода та стандартний потенціал скляного електрода (внутрішній електрод порівняння) величини постійні, можна записати:Е=const–0,059 pH. Вимірювання різниці потенціалів електродної системи здійснюють компенсаційним методом за допомогою іономіра (див. Іономір (рН-метр)), який попередньо градуюють в одиницях рН за стандартними буферними розчинами з точно відомим значенням величини рН. За умов збереження постійного значення дифузійного потенціалу після заміни стандартного буферного розчину досліджуваним розчином значення інструментальної величини рН випробовуваного розчину пов’язане з рН стандартного буферного розчину (рНст) таким рівнянням:

де Е — різниця потенціалів, яку спостерігають, у випробовуваному розчині, у вольтах;

Ест — різниця потенціалів такої самої пари електродів у стандартному буферному розчині з відомим значенням рНст, у вольтах; 

T — абсолютна температура розчину, К

R — універсальна газова стала, дорівнює 8,314 Дж·град–1моль–1; 

F — число Фарадея, яке дорівнює 96485 Кл моль–1

n — кількість електронів, перенесених під час реакції, в розрахунку на 1 мол. м. еквівалента речовини. П.в.

рН точніше за колориметричний, це дає нам можливість здійснювати вимірювання показника активності іонів гідрогену з похибкою ±0,02–0,05 рН в інтервалі від 1 до 12 залежно від експлуатаційних характеристик скляного електрода та іономіра (рН-метра). П.в. рН є фармакопейним методом, його застосовують при контролі якості ЛП, для дослідження процесів у клітинах і тканинах живого організму. П.в. рН має важливе клінічне значення (рН сечі може мати значення при диференціальній діагностиці алкалозу та ацидозу різної етіології).

Результати вимірювань представлені в таблиці.

Визначення жорсткості води

Метод заснований на утворенні при рН=10+0,2 міцної безбарвної комплексної сполуки трилону Б з іонами кальцію і магнію.

Методика визначення.

Для дослідження в конічну колбу відбираємо 100 мл проби води, добавляємо 5 мл аміачного буферного розчину (5%) (для досягнення відповідного рН=10) і 4-5 крапель індикатору – хром темно-синій. Після цього титруємо трилоном Б, в результаті чого відбувається зміна забарвлення індикатора від червоного до блакитного.

Розрахунок у мг-екв/дм3 сумарного вмісту Са2+ та Mg+ здійснюємо за формулою:

Де: А – об’єм трилону Б витрачений на титрування, мл;

n – нормальність трилону Б;

К – поправка до розчину трилону Б по MgCl; 0,9843 для 0,05 н трилону Б;

V – обєм досліджуваної проби, взятої на титрування, мл(35-36)

Результати визначення жорсткості розтоплених проб снігу представлені в таблиці.

Визначення загальної лужності

В звичайних природних водах лужність залежить в основному від присутності гідрокарбонатів лужноземельних металів, в меншій мірі – лужних.

Хід визначення.

В конічну колбу відбираємо 100 мл проби води, додаємо 2-4 краплі (0,1 мл) індикатора метилоранжа. Продуваємо повітрям 2-3 хвилини. Титруємо 0,1 н розчином HCl до переходу забарвлення проби з жовтого в оранжеве. Якщо аналіз виконувати без продувки проби повітрям в розрахункову формулу вводять коефіцієнт 1,04 (тобто збільшують лужність на 4%).

Лужність(мг-екв/дм3)=

де: А – кількість мл розчину HCl, яким титрують пробу;

N – нормальність розчину HCl;

V – об’єм досліджуваної води, мл;

К – поправка до нормальності розчину HCl

 2.3.2. Визначення Са2+

Визначення Са2+  проводять об’ємним комплексонометричним методом.

Методика визначення.

В конічну колбу наливаємо 100 мл досліджуваної води, добавляємо 2-3 краплі NaOH для встановлення рН=10 і суху суміш (0,5 г) індикатору мурексиду до появи малинового забарвлення. Титруємо трилоном Б до переходу забарвлення в фіолетове.

Концентрацію іонів Са+ мг/дм3 розраховують за формулою:

де: 20,4 – еквівалент  Са2+ ;

nнормальність розчину трилон Б;

К – поправковий коефіцієнт до титру розчину трилон Б;

А – об’єм розчину трилон Б, який витратився на титрування, мл;

V – обєм досліджуваної проби, взятої на титрування, мл (37).

Чутливість методу складає 0,02 мг/дм3 при титруванні 0,1 н розчином трилону Б.

Результати визначення Са2+ в розтоплених пробах снігу представлені в таблиці.

2.3.4. Визначення HCO3

Якщо відсутні CO32-, то HCO3   можна визначити розрахунковим методом (через лужність) в мг/дм3.

HCO3=61 . лужність(мг-екв/дм3)

61 – екв. маса HCO3.

При рН води менше 8,3 визначають присутні HCO3(40).

2.3.6. Розрахунковий метод визначення Na+ та К +

Розрахунковий метод (40):

Результати визначення Na+ та К + в розтоплених пробах снігу представлены в таблиці.

2.3.7. Визначення загальної мінералізації

Мінералізація (мг/дм3) =  40)

Результати визначення загальної мінералізації у пробах розтопленого снігу представлені в таблиці.

2.3.8. Кулонометричне визначення хлорид-іонів

В основу методу покладено принцип кулонометричного утворення титр анту та ул.итруєго індикації кінцевої точки титрування. Вимірювання проводиться наступним чином: в комірку для титрування заливається допоміжний розчин (фон) для створення повної електропровідності розчину та певний об’єм досліджуваного розчину. В комірку опускається пара індикаторних електродів і пара генераторних електродів. До пари індикаторних електродів накладається напруга поляризації, внаслідок чого в ланцюгу електродів встановлюється струм, величина якого залежить від іонного складу ул.итруєго розчину. На пару генераторних електродів накладається постійний струм від стабілізуючого джерела живлення. При цьому на одному із генераторних електродів проходить утворення ул.итру і одночасно включається лічильник часу. Так, при визначення хлорид-іонів, срібний анод (він входить в пару генераторних електродів) електролітично розчиняється і проходить утворення іонів срібла за реакцією:

Ag0 e- = Ag+

Іони срібла, що утворилися, вступають в хімічну реакцію з визначуваними хлорид-іонами за реакцією:

Ag+ + ClAgCl

В кінці титрування, коли всі хлорид-іони зв’яжуться в AgCl з генерованими із срібного аноду іонами срібла Ag+ , в розчині з’являються вільні іони срібла  Ag+, які вже не зв’язуються з іонами хлору. Це приведе до поляризації або деполяризації індикаторних електродів, в результаті чого в ланцюгу індикаторних електродів різко зменшиться або збільшиться струм, що викличе включення релейної системи, яка розриває ланцюг живлення генераторних електродів і зупиняє електросекундомір. На цьому процес титрування припиняється. Прилад дає можливість вимірювати концентрацію хлор-іонів від 1 до 100 мг-екв/дм3.

Методика аналізу.

Підключають кулонометричний титратор Т-201 М1 до електричної мережі і натискають кнопку «пуск». Задають значення генераторного струму 10 мА перемикачем «генератор. Ток», та 10 мкА індикаторного струму перемикачем «конечная точка». Через 15-20 хв. у стаканчик титрувального стенду вносять 15 мл розчину фону та 5 крапель розчину желатину, включають мішалку і натискають на кнопку «підготов.». слідкують за показами мікроампер метра і коли стрілка покаже значення менше 5 мкА натискують на кнопку «пуск». Прилад автоматично ул.итрує хлорид-іони у розчині і на цифровому табло покаже їхній вміст у фоновому розчині у міліграмах. Розчин фону виливають із стаканчика, електроди сполоскують дистильованою водою та протирають. Проводять ще два рази титрування фону. Знаходять середнє значення.

Титрування досліджуваного розчину. У стаканчик відбирають 15 мл розчину фону, 5 капель желатину, 10 – 20 мл досліджуваного розчину. Далі поступають як описано вище. Повторюють визначення ще 2 рази.

Знаходять середнє значення. Від середнього значення досліджуваного розчину віднімають середнє значення одержане для фону.

Вміст хлорид-іонів знаходять за формулою:

де: m – значення, одержане при титруванні проби;

m0 значення, одержане при титруванні фону;

V  аліквотна частина, в мл.

Результати визначення хлорид-іонів у пробах розтопленого снігу представлені в таблиці.

2.3.9. Турбідиметричне визначення сульфат-іонів в поверхневих водах

Вміст сульфат-іонів у пробах розтопленого снігу визначали турбідиметричним методом [8].

Метод базується на осадженні сульфат-іонів у вигляді BaSO4 в солянокислому середовищі за допомогою гліколевого реагенту. Гліколь введений в реакційну суміш при осадженні сульфат барію, стабілізує утворену суспензію BaSO4 і дає можливість турбідиметрично визначати мікрокількості сульфаті. Чутливість методу – 2 мг/дм3.

Побудова градуювального графіку. У мірні колби місткістю 50 см3 вносять 0; 0,4; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2,0 см3 основного стандартного розчину К2SO4 і доводять об’єм до мітки бідистилятом. Отримані розчини містять 0; 0,2; 0,4; 0,5; 0,6; 0,8; 0,9; 1,0  мг/дм3 SO42-.

Проведення аналізу. До 5 мл досліджуваної проби розтопленого снігу, відібраної в мірну колбу об’ємом 50 мл, додають 1-2 краплі соляної кислоти (1:1) і 5 мл гліколевого реактиву і доводять об’єм бідистилятом до мітки. Після 30 хв. вимірюють оптичну густину на фотоколориметрі ФЕК-60, в кюветах 1=20 мм та світлофільтром з довжиною хвилі 364 нм. Вміст сульфатів знаходять за градуювальник графіком, який будують за даними, представленими в таблиці 3 та рис. 2.

Таблиця 3.

Дані для побудови градуювального графіку для визначення сульфат-іонів турбідиметричним методом

Об’єм стандартного розчину, см3

Кінцевий об’єм, см3

Кінцева концентраці

SO42-, мг/см3

Оптична густина

0

50

0

0

0,4

50

0,2

0,05

0,8

50

0,4

0,09

1,0

50

0,5

0,11

1,2

50

0,6

0,14

1,4

50

0,7

0,16

1,6

50

0,8

0,179

1,8

50

0,9

0,19

2,0

50

1,0

0,225

Результати турбідиметричного визначення сульфат-іонів представленні в таблиці.

2. Градуювальний графік визначення сульфат-іонів за допомогою гліколевого реагенту (фек-60, λ=364 нм, l=2 см)

Масову концентрацію SO42- (С) в мг/дм3 у воді обчислюють за формулою:

С = m * 1000 / V,  

де: mмаса сульфатів, знайдена з допомогою градуювального графіку;

V об’єм води, взятої на аналіз, см3.

Результати визначення сульфат-іонів у пробах розтопленого снігу представлені в таблиці.

РОЗДІЛ III

РЕЗУЛЬТАТИ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

У відповідності із стандартними методиками аналізу було проведено визначення окремих параметрів інтегральних проб снігу, які були відібрані у місті Ужгород. Результати досліджень представлені в таблицях.

Результати визначення рН у пробах розтопленого снігу

Результати визначення рН представлені в таблиці.

Таблиця 8.

Результати визначення рН

проби

Дата відбору

Значення рН

1

9.02.2015

7,2+0,2

2

9.02.2015

6,1+ 0,1

3

9.02.2015

7,0+0,1

4

9.02.2015

6,8+0,1

5

9.02.2015

7,2+0,3

6

9.02.2015

7,1+0,2

Примітка:

Проба №1- відібрана на Набережній Незалежності, недалеко від ул.. Театральної;

Проба №2 – відібрана на ул..Корятовича, біля хімічного факультету;

Проба №3 – відібрана на ул...Харківській, за буд. № 19;

Проба №4 – відібрана на ул...Л. Толстого 40, ЗАТ «Ужгородська швейна фабрика»;

Проба №5 – відібрана на ул...Ботанічна Набережна в Ботанічному саду;

Проба №6 – відібрана на ул... Коритнянській.

На прикладі проби №1нижче наведено обрахунок результатів визначення рН (із 3-х паралельних дослідів):

С1= 7,1;  С2 = 7,4; С3 = 7,1; Ссер= (7,1+7,4+7,1)/3=7,2;

Х1= 7,1 – 7,1= 0; Х2=7,4 – 7,1=0,3; Х3 = 7,1 – 7,4=0,3;

Хсер=(0+0,3+0,3)/3=0,2.

Значення рН в розтоплених пробах снігу коливається в межах 6,1 – 7,2, лише в одній пробі(№2) спостерігається незначне закислення, в усіх інших пробах середовище нейтральне.

Результати визначення жорсткості

Результати визначення жорсткості розтоплених проб снігу представлені в таблиці 7.

Таблиця 7.

Результати визначення жорсткості

проби

Дата відбору

Жорсткість, мг-екв/дм3

1

9.02.2015

0,60

2

9.02.2015

0,59

3

9.02.2015

0,55

4

9.02.2015

0,61

5

9.02.2015

0,49

6

9.02.2015

0,53

Примітка:

Проба №1- відібрана на Набережній Незалежності, недалеко від ул.. Театральної;

Проба №2 – відібрана на ул..Корятовича, біля хімічного факультету;

Проба №3 – відібрана на ул...Харківській, за буд. № 19;

Проба №4 – відібрана на ул...Л. Толстого 40, ЗАТ «Ужгородська швейна фабрика»;

Проба №5 – відібрана на ул. Ботанічна Набережна в Ботанічному саду;

Проба №6 – відібрана на ул. Коритнянській.

Результати визначення лужності

Результати визначення лужності розтоплених проб снігу представлені в таблиці.

Таблиця 8.

Результати визначення лужності

проби

Дата відбору

лужність, мг-екв/дм3

1

9.02.2015

0,15

2

9.02.2015

0,30

3

9.02.2015

0,20

4

9.02.2015

0,17

5

9.02.2015

0,17

6

9.02.2015

0,21

Результати визначення 

Результати визначення  в розтоплених пробах снігу представлені в таблиці.

Результати визначення

проби

Дата відбору

, мг/дм3

1

9.02.2015

9,4

2

9.02.2015

18,2

3

9.02.2015

12,4

4

9.02.2015

10,5

5

9.02.2015

10,4

6

9.02.2015

12,8

Примітка:

Проба №1- відібрана на Набережній Незалежності, недалеко від ул.. Театральної;

Проба №2 – відібрана на ул..Корятовича, біля хімічного факультету;

Проба №3 – відібрана на ул...Харківській, за буд. № 19;

Проба №4 – відібрана на ул...Л. Толстого 40, ЗАТ «Ужгородська швейна фабрика»;

Проба №5 – відібрана на ул. Ботанічна Набережна в Ботанічному саду;

Проба №6 – відібрана на ул. Коритнянській.

Розрахунок у пробах талого снігу на прикладі проби №1:

= 61 х лужність(мг-екв/дм3) = мг/дм3

61 – еквівалентна маса .

Результати визначення Na+ та К +

Результати визначення Na+ та К + в розтоплених пробах снігу представлені в таблиці 8.

Результати визначення Na+ та К +

проби

Дата відбору

Вміст Na+ та К +   , мг/дм3

1

9.02.2015

12,6

2

9.02.2015

8,2

3

9.02.2015

6,9

4

9.02.2015

8,2

5

9.02.2015

7,9

6

9.02.2015

5,6

Примітка:

Проба №1- відібрана на Набережній Незалежності, недалеко від пл.. Театральної;

Проба №2 - відібрана на пл..Корятовича, біля хімічного факультету;

Проба №3 - відібрана на вул..Харківській, за буд. № 19;

Проба №4 - відібрана на вул..Л. Толстого 40, ЗАТ «Ужгородська швейна фабрика»;

Проба №5 – відібрана на вул..Ботанічна Набережна в Ботанічному саду;

Проба №6 – відібрана на вул.. Коритнянській.

На прикладі проби №1нижче наведено обрахунок результатів визначення Na+ та К + :

(Na+ +)(мг/дм3) = (3,5 +1,2+ 9,4 ) – (2,04+0) = 12,6.

Результати визначення Са2+

Результати визначення Са2+ в розтоплених пробах снігу представлені в таблиці.

Таблиця 9.

Результати визначення вмісту Са2+

проби

Дата відбору

Вміст Са2+  , мг/дм3

1

9.02.2015

2,04+0,02

2

9.02.2015

0,83+0,01

3

9.02.2015

0,71+0,03

4

9.02.2015

0,73+0,01

5

9.02.2015

0,61+0,01

6

9.02.2015

0,74+0,02

Примітка:

Проба №1- відібрана на Набережній Незалежності, недалеко від пл.. Театральної;

Проба №2 - відібрана на пл..Корятовича, біля хімічного факультету;

Проба №3 - відібрана на вул..Харківській, за буд. № 19;

Проба №4 - відібрана на вул..Л. Толстого 40, ЗАТ «Ужгородська швейна фабрика»;

Проба №5 – відібрана на вул..Ботанічна Набережна в Ботанічному саду;

Проба №6 – відібрана на вул.. Коритнянській.

На прикладі проби №3 нижче наведено приклад обрахунку результатів вмісту Са2+ у розтоплених пробах снігу.

С1=0,71; С2=0,74; С3=0,69; Ссер=0,71;

Х1=0,71 – 0,74=0,03; Х2=0,74 – 0,69=0,05; Х3=0,69 – 0,71=0,02;

Хсер=(0,03+0,05+0,02)/3=0,03.

Результати визначення хлорид-іонів

Результати визначення хлорид-іонів в розтоплених пробах снігу представлені в таблиці.

Таблиця 9.

Результати визначення вмісту хлорид-іонів

проби

Дата відбору

Вміст Сl-, мг/дм3

1

9.02.2015

1,2+0,3

2

9.02.2015

2,7+0,1

3

9.02.2015

0,7+0,1

4

9.02.2015

1,0+0,2

5

9.02.2015

2,7+0,1

6

9.02.2015

0,5+0,1

Примітка:

Проба №1- відібрана на Набережній Незалежності, недалеко від пл.. Театральної;

Проба №2 - відібрана на пл..Корятовича, біля хімічного факультету;

Проба №3 - відібрана на вул..Харківській, за буд. № 19;

Проба №4 - відібрана на вул..Л. Толстого 40, ЗАТ «Ужгородська швейна фабрика»;

Проба №5 – відібрана на вул..Ботанічна Набережна в Ботанічному саду;

Проба №6 – відібрана на вул.. Коритнянській.

На прикладі проби №1 нижче наведено обрахунок результатів визначення вмісту хлорид-іонів (із 3-х паралельних дослідів):

С1=1,3; С2=1,4; С3=0,9; Ссер=1,2;

Х1=1,3 – 1,4=0,1; Х2=1,4 – 0,9=0,5; Х3=0,9 – 1,3=0,4;

Хсер=(0,1+0,5+0,4)/3=0,3.

Наявність іонів хлору в усіх пробах розтопленого снігу зумовлено приміненням у зимовий період засобів проти ожеледиці, а саме пісчано-сольової суміші.

Найбільша концентрація іонів хлору в пробах №2 та №5, оскільки це прохідні зони міста; найменша – на вул.. Коритнянській (транспортна зона).

Результати визначення вмісту сульфат-іонів

Результати визначення вмісту сульфат-іонів у пробах води представлені у таблиці 9.

Таблиця 9.

Результати визначення вмісту сульфат-іонів

проби

Дата відбору

Вміст SO42-, мг/дм3

1

9.02.2015

3,5±0,3

2

9.02.2015

4,0±0,2

3

9.02.2015

3,2±0,1

4

9.02.2015

2,2±0,03

5

9.02.2015

3,7

6

9.02.2015

1,6

Примітка:

Проба №1- відібрана на Набережній Незалежності, недалеко від пл.. Театральної;

Проба №2 - відібрана на пл..Корятовича, біля хімічного факультету;

Проба №3 - відібрана на вул..Харківській, за буд. № 19;

Проба №4 - відібрана на вул..Л. Толстого 40, ЗАТ «Ужгородська швейна фабрика»;

Проба №5 – відібрана на вул..Ботанічна Набережна в Ботанічному саду;

Проба №6 – відібрана на вул.. Коритнянській.

На прикладі проби №1нижче наведено обрахунок результатів визначення вмісту сульфат-іонів (із 3-х паралельних дослідів):

С1 = 3,3; С2 = 3,6; С3 =3,7 ; Ссер= (3,3+3,6 +3,7)/3 = 3,5 мг/дм3

Х1= 3,3 – 3,6 = 0,3; Х2=3,6 – 3,7=0,1; Х3=3,7 – 3,3=0,4;

Хсер=(0,3+0,1+0,4)/3=0,3.

Вміст сульфат-іонів в кожній пробі розтопленого снігу зумовлений скоріше за все транскордонним забрудненням повітряного басейну міста Ужгорода.

 

Таблиця 3.

Хімічний склад снігового покриву м.Ужгород. Відбір проб -  9.01.2015 р.

№ проби

рН

Завислі речовини, мг/дм3

Головні іони, мг-екв/дм3

SO42-

HCO3-

Ca2+

Cl-

Na+

K+

1

7,0

0,5

4,5

10,6

2,5

5,1

7,3

2

5,8

1,4

4,8

20,1

1,1

  5,9

8,9

3

7,4

0,9

3,8

13,6

0,9

4,8

7,1

4

6,6

1,9

2,8

11,6

0,8

5,0

8,8

5

7,0

2,3

4,7

11,0

0,8

6,1

8,3

6

7,5

1,2

1,9

14,2

0,9

4,9

6,2

Таблиця 3.2.

Хімічний склад снігового покриву м. Ужгород. Відбір проб - 9.02.2015 р.

№ проби

рН

Завислі речовини, мг/дм3

Головні іони, мг-екв/дм3

SO42-

HCO3-

Ca2+

Cl-

Na+

K+

1

7,4

0,1

2,5

8,2

1,5

1,2+0,3

6,3

2

6,4

0,2

3,2

16,3

0,5

2,7+0,1

7,5

3

6,6

0,1

2,6

11,2

0,5

0,7+0,1

6,7

4

7,0

0,1

1,6

9,4

0,6

1,0+0,2

7,6

5

7,4

0,3

2,7

9,8

0,4

2,7+0,1

7,5

6

6,7

0,2

1,3

11,4

0,5

0,5+0,1

5,0

Таблиця 3.3.

Хімічний склад снігового покриву м. Ужгород. Сумарні результати.

№ проби

рН

Завислі речовини, мг/дм3

Головні іони, мг-екв/дм3

Загальна

мінералізація

SO42-

HCO3-

Ca2+

Mg+

Cl-

Na+

K+

1

7,2

0,3

3,5

9,4

2,0

0

4,4

6,8

2

6,1

0,8

4,0

18,2

0,8

0

5,0

8,2

3

7,0

0,5

3,2

12,4

0,7

0

4,7

6,9

4

6,8

1,0

2,2

10,5

0,7

0

4,0

8,2

5

7,2

1,3

3,7

10,4

0,6

0

5,2

7,9

6

7,1

0,7

1,6

12,8

0,7

0

4,5

5,6

Як видно з таблиці 3.3. транспортна зона (пл. Корятовича) характеризується найбільш низьким значенням рН (6,1). Це обумовлено тим, що у данному місці пробовідбору пожвавлений рух автотранспорту, а також маршрутна зупинка, перехрестя та пішохідний перехід.

Невелика кількість завислих речовин у пробах снігу зумовлена тим, що проби були відібрані одразу після випадання снігу, оскільки через погодні умови (малосніжний і теплий зимовий період) можливості відбирати сніг який би пролежав довгий період не було. Найбільша кількість завислих речовмн спостерігається у пробах снігу, які були відібрані 9.01.2015 р., оскільки сніговий покрив в цей період був досить стійким з 5.01.2015 р. Наявність в сніговому покриві завислих речовин обумовлено, по перше, приміненням в якості антиожеледних заходів пісчано-сольових сумішей, по-друге, механічним винесом компонентів дорожнього покриття и різноманітних частинок (сажа, каучук і т.д.) із складу автомобільних коліс, інтенсивність якого різко зростає в зимній період(7чр). Найбільша кількість завислих речовин у пробі № 5 (Ботанічний сад) внаслідок того, що непорушений сніговий покрив де були відібрані проби знаходився під деревами та кущовою рослинністю, тобто значна кількість сухої рослинності потрапила у відібрану пробу.

З даних таблиці 3.3. видно, що максимальна кількість кислотних залишків SO42-  у транспортній зоні 1 (пробі № 2), а у транспортній зоні № 6 по цьому показнику найнижче значення в результаті того, що на проїздній частині рух хоч і жвавий, але неперервний, оскільки там відсутні перехркстя та світлофори, а отже викидів пального з двигунів внутрішнього згорання значно менше.

Оскільки ГОСТу по забрудненню снігового вокриву не існує в Україні, а застосування нормативних документів поверхневих вод до талої води не завжди обгрунтовано, для більш об’єктивної характеристики геохімічної індикації забруднення сногового покриву за основу приймається зіставлення концентрацій забруднювачів міських проб снігу з відповідними значеннями їх фонового аналогу. Але оскільки не існує даних з відповідного фонового аналогу, була проведена порівняльна характеристика забруднення снігового покриву м. Ужгорода та м. Чернігова[]. Результати порівняння представлені в таблиці.

 

ВИСНОВКИ

  1.  Показано, що основними джерелами забруднення снігового покриву міста Ужгорода є автомобільний транспорт та транскордонні переноси.
  2.  Встановлено, що сніговий пкрив у транспортній зоні більш забруднений хімічними речовинами у порівнянні з іншими функціональними зонами м. Ужгорода.
  3.  Проведено порівняльний аналіз забруднення снігового покриву хімічними речовинами м. Ужгорода та м. Чернігова.
  4.  Рекомендовано використовувати методику контролю забруднення снігового покриву для індикації забруднення атмосфери та навколишнього середовища.

 

РЕЗЮМЕ

Визначено деякі показники якості проб розтопленого снігу, які були відібрані в районі міста Ужгорода (рН, завислі речовини, сульфат-іони, хлорид-іони, Натрій, Кальцій, гідроксид карбону). Проведена екологічна оцінка снігового покрову міста Ужгорода в 6 точках пробовідбору. Показано, що сніговий покрив міста зазнає антропогенного та транскордонного забруднення. Найбільш забруднена зона міста – транспортна (пл..Корятовича), всі інші ділянки зазнають меншого навантаження. Проведений порівняльний аналіз забруднення снігового покриву м. Ужгорода та м. Чернігова.

Список літератури

  1.  Агроклиматический справочник по Закарпатской области. Киев, 1960
  2.  Климат Ужгорода. Гидрометеоиздат 1991
  3.  www.klimatipogoda.ru
  4.  Государственный водный кадастр 1991 г. Т. II Вып. I. Киев, 1992
  5.  Ковкин В.В., Шуваева О.В., Морозов С.В.,  Ранута В.Ф. руководство по методам полевых и лабораторных исследований снежного покрова для изучения закономерностей длительного загрязнения местности в зоне действия антропогенных источников: Метод, пособие. Новосибирск: Новосиб. Гос. Ун-т, 2012. С.85.
  6.  Набиванець Б.Й., Сухан В.В., Карабіна Л.В. Аналітична хімія природного середовища. К.: Либідь,1996.С. 304.
  7.  Алемасова А.С., Луговой К.С. Экологическая аналитическая химия. Донецк: ДонНУ, 2010. С. 271.
  8.  Державні санітарні правила і норми, гігієнічні нормативи Правила влаштування і безпеки роботи в лабораторіях (відділах, відділеннях) ДСП 9.9.5. – 080 – 02. Правила № 1 від 28.01.2002 р.
  9.  http://eco.com.ua/content/do-ekologichnoi-otsinki-yakosti-poverkhnevikh-vod.
  10.   http://www.bestreferat.ru/referat-218023.html.
  11.   karpatskijobjektiv.com


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

2654. Инженерные сооружения в транспортном строительстве 716.11 KB
  Инженерные сооружения в транспортном строительстве Тема: "Основные понятия об инженерных сооружениях на автомобильных дорогах. Их значение и необходимость" Инженерные сооружения являются составной частью автодорог: наряду с земельным полотном и дорогами...
2655. Конспект лекций по курсу Национальная экономика 203.12 KB
  Конспект лекций по курсу Национальная экономика. Национальная экономика как система Национальная экономика - это структурированная в отраслевом и региональном пространствах экономическая деятельность в масштабах страны, регулируемая институционализма...
2656. Строительство и ремонт автомобильных дорог 809.63 KB
  Технический прогресс в строительстве и ремонте автомобильных дорог Основные направления технического прогресса в дорожном хозяйстве Внедрение новой техники Повышение уровня механизации Организация и обслуживание рабочих мест...
2657. Теория физики и энергетических цепей 575.03 KB
  Законы Ома и Кирхгофа для цепей постоянного тока. Разветвленными называются цепи, содержащие узлы, т. е. точки, к которым подходит не менее трех проводников. Поскольку энергия в узлах накапливаться не может, сумма токов, притекающих в любой момент...
2658. Современные принципы использования и содержания жилья 130 KB
  Современные принципы использования и содержания жилья. Реформа ЖКХ и современные формы собственности жилья. Государственный и муниципальный контроль технической эксплуатации зданий. Система нормативных документов по технической эксплуатации зданий....
2659. Инженерная организация территорий населенных мест 39 KB
  Инженерная организация территорий населенных мест. Рельеф и его градостроительная оценка. Рельеф является важнейшим фактором, оказывающим непосредственное влияние на планировку, застройку, благоустройство города и экономику строительства. Естественн...
2660. Практический курс стандартизации, метрологии и сертификации 4.42 MB
  В пособии основное внимание уделено изучению вопросов непосредственного использования стандартов в свете положений Федерального закона Российской Федерации №184- ФЗ «О техническом регулировании»,в том числе при решении технических задач. Приведены п...
2661. Нотаріус. Особливості професії 36 KB
  Нотаріус Професія нотаріуса з’являється в ті давні часи, коли на зміну усному доказу приходить доказ письмовий, як більш об’єктивний, переконливий, надійний. Нотаріус стає центральною постаттю в створенні письмових доказів, надаючи докумен...
2662. Бухгалтерський облік в Україні 91.5 KB
  Бухгалтерський облік в Україні: завдання, вимоги, стандарти. Завдання бухгалтерського обліку Господарська діяльність кожного виробничо-комерційного підприємства базується на найбільш раціональному використанні матеріальних і грошових ресурсів,...