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Fraktionierte Analyse von Metallen und Perspektiven für ihre Anwendung in der forensischen Chemie / Krylova A.N. // Forensisch-medizinische Untersuchung. - M., 1958. - Nr. 4. — S. 26-30.

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Ein Merkmal der forensisch-chemischen Analyse besteht darin, dass bei der Untersuchung biologischen Materials auf eine große Gruppe von Stoffen unterschiedlicher Art in der Regel nicht mehr als 1-2 Stoffe gleichzeitig nachgewiesen werden. Kombinierte Vergiftungen mit zwei oder mehreren Substanzen sind selten.

In dieser Hinsicht bedarf es keiner streng systematischen Forschung, die auf der Trennung und zwingenden Trennung eines Stoffes von einem anderen basiert. Tatsächlich erfolgt die Untersuchung von biologischem Material auf Alkaloide, Barbiturate und andere organische Substanzen innerhalb bestimmter Gruppen, die durch die Methode der Isolierung bestimmt werden, in beliebiger Reihenfolge, ohne Trennung voneinander, d. h. tatsächlich fraktioniert.

Gleichzeitig erfolgt die Erforschung von Schwermetallen und Arsen bislang überwiegend nach einem streng systematischen Analyseverfahren, bei dem die nach der Zerstörung biologischen Materials anfallende Flüssigkeit einer Reihe von Vorgängen zur Trennung von Metall und Arsen unterzogen wird Kationen in verschiedene Untergruppen einteilen und voneinander trennen. von Freund.

Die Vorgänge der Aufteilung in Gruppen und der Trennung der Kationen voneinander sind arbeitsintensiv, zeitaufwändig und erzielen nicht immer den erwarteten Effekt. Aufgrund der Phänomene Copräzipitation, Peptisierung und zahlreicher Filtrier-, Wasch- und Lösungsvorgänge wird nicht nur nicht immer eine vollständige Trennung erreicht, sondern oft sind auch die Analyseergebnisse verwirrend und es gehen meist kleine Mengen an Kationen verloren.

Mitarbeiter des Instituts forensische Medizin und die Abteilung für Forensische Chemie des Moskauer Pharmazeutischen Instituts untersuchten eingehend die Schwefelwasserstoffmethode der systematischen qualitativen Analyse von biologischem Material auf Metalle und Arsen und zeigten die in diesem Fall auftretenden Fehler auf.

So gehen bei der Bleibestimmung in der Analyse bis zu 42 % verloren, bei Zink bis zu 21 %. Mangan wird durch systematische Analyse nur in sehr geringen Mengen nachgewiesen, da der Großteil davon – bis zu 64 % – durch Kofällung mit Eisen verloren geht. Bei der Bestimmung einer Reihe von Metallen in biologischem Material mit der systematischen Schwefelwasserstoffmethode ist eine große Streuung der Bestimmungsergebnisse zu beobachten: Bei der Prüfung auf Zinn werden 33 bis 76 % davon bestimmt, bei der Bestimmung von Antimon 44 bis 89 % , bei der Bestimmung von Chrom - von 30 bis 70 %.

Geringe Mengen an Metallkationen und Arsen, die insbesondere für die forensische Chemie von Interesse sind, können mit der Schwefelwasserstoffmethode oft überhaupt nicht nachgewiesen werden. Ein Beispiel hierfür sind Quecksilber, Cadmium, Chrom usw. So werden mit der Schwefelwasserstoffmethode selbst bei der Zerstörung biologischen Materials durch Chlor, bei dem die Flüchtigkeit von Quecksilber am geringsten ist, weniger als 1 mg Quecksilber nicht mehr nachgewiesen. Bei der Zerstörung durch Schwefel- und Salpetersäure liegt die Nachweisgrenze für Quecksilber sogar noch höher. Die Bestimmungsgrenze von Chrom liegt zwischen 1 und 3 mg. Die Kofällung von Eisen mit Cadmiumsulfid verdeckt seine Farbe so stark, dass aus dieser Reaktion nicht mehr auf das Vorhandensein von 2 mg Cadmium geschlossen werden kann. Aufgrund der starken Auflösung von Kupfersulfid in Ammoniumpolysulfid ist eine vollständige Trennung von Kupfer von Arsen, Zinn und Antimon nicht möglich.

Bei der Forschung nach Metallen und Arsen gehört auch die Notwendigkeit, mit übel riechendem Schwefelwasserstoff zu arbeiten, der die Laborluft stark belastet und ein Gift ist negative Aspekte systematische Schwefelwasserstoffmethode.

Seit etwa 100 Jahren wird nach einem Ersatz für die klassische Schwefelwasserstoffmethode gesucht.

In den letzten 25 Jahren wurde intensiv eine neue Richtung in der chemischen Analyse entwickelt, mit dem Ziel, eine qualitative Nachweismethode zu finden, die frei von den Nachteilen der Schwefelwasserstoffmethode ist und die Bestimmung jedes Kations in Gegenwart anderer ermöglicht. d.h. mit der Bruchmethode.

N. A. Tananaev, I. M. Korenman, F. I. Trishin, V. N. Podchainova und andere arbeiten viel an fraktionalen Methoden. Diese Methoden finden immer mehr Anhänger. 1950 erschien ein Handbuch zur fraktionierten Analyse von N. A. Tananaev 1.

Die fraktionierte Analysemethode vermeidet viele der Schwierigkeiten, die bei der klassischen Schwefelwasserstoffmethode auftreten. Besonders attraktiv sind seine Sensibilität, Evidenz und Schnelligkeit.

Der Einsatz der fraktionierten Analyse in der forensischen Chemie bei der Untersuchung von Leichenmaterial auf Metallgifte ist nicht nur wünschenswert, sondern erleichtert auch die Forschung erheblich. Wie bereits erwähnt, wird in Leichenmaterial selten mehr als eine Substanz gleichzeitig nachgewiesen. Ausnahme beim Testen auf Salz Schwermetalle und Arsen gibt es nur wenige Fälle, in denen eine Vergiftung mit einer komplexen Verbindung auftritt, zum Beispiel mit Schweinfurter Grün, das als Kupfersalz der Arsensäure sowohl Arsen als auch Kupfer enthält.

Das Vorhandensein von Metallen im menschlichen Körper als natürlicher Bestandteil scheint die Entwicklung fraktionierter Methoden zu erschweren. Unter den vielen Metallen, aus denen menschliches Gewebe besteht, ist jedoch nur Eisen in nennenswerten Mengen enthalten, was beim Nachweis eines bestimmten Metalls berücksichtigt werden muss.

Auf dem Gebiet der forensischen Chemie wurden fraktionierte Methoden zum Nachweis und zur Bestimmung von Arsen (A. N. Krylova), Quecksilber (N. A. Pavlovskaya, M. D. Shvaikova und A. A. Vasilyeva), Blei, Barium, Silber, Antimon (A. N. Krylova) entwickelt. , Kobalt (L. T. Ikramov).

Die Vorteile der Bruchmethode sind aus der Tabelle deutlich ersichtlich.

Vergleichsdaten zum Nachweis von Metallen und Arsen durch die fraktionierte und systematische Schwefelwasserstoffmethode in biologischem Material

Beim Nachweis von Arsen mit der fraktionierten Methode können Sie innerhalb von 1 Stunde eine Antwort erhalten, die für die Zerstörung erforderliche Zeit nicht mitgerechnet organische Substanz. Der Nachweis von Arsen mit der Schwefelwasserstoffmethode erfordert mindestens 3 Arbeitstage, also 20 Arbeitsstunden. Die Empfindlichkeit der fraktionierten Methode beim Nachweis von Arsen ist so groß, dass sie bei einigen Änderungen der Bedingungen sogar den Nachweis von Arsen in seinem natürlichen Zustand ermöglicht.

Der Nachweis von Blei nach der fraktionierten Methode im Sulfatsediment, das nach der Zerstörung organischer Substanzen anfällt, dauert nur 15 bis 20 Minuten, und die Untersuchung dieses Sediments mit der in der forensischen Praxis allgemein anerkannten Fusionsmethode dauert mindestens einen Arbeitstag, d. h mindestens 6 Stunden. Die Prüfung auf Blei mit der Schwefelwasserstoffmethode nach der Zerstörung organischer Stoffe durch Chlor zum Zeitpunkt der Freisetzung dauert mindestens 2 Arbeitstage.

Mit der fraktionierten Methode können in 100 g Leichenmaterial 0,015 mg Blei nachgewiesen werden, durch Verschmelzen des Sulfatsediments nach Zerstörung mit Schwefel- und Salpetersäure - 0,5 mg und nach Zerstörung mit Chlor zum Zeitpunkt der Isolierung - nur 30 mg führen. Somit ist die Empfindlichkeit der fraktionierten Methode zum Nachweis von Blei in Leichenmaterial im ersten Fall 33-mal höher, im zweiten Fall 2000-mal höher.

Auch der Nachweis von Barium mit der fraktionierten Methode erfordert nur 20 Minuten statt 6 Stunden bei der Untersuchung durch Fusion mit der allgemein anerkannten Methode. Mit dieser Methode ist der Nachweis von 0,015 mg Barium pro 100 g Prüfling möglich.

Beim Silbertest mit der fraktionierten Methode ist es möglich, innerhalb von 2-3 Stunden eine Antwort zu erhalten, während beim Test mit der Schwefelwasserstoffmethode die Antwort erst nach 2 Tagen vorliegt. Mit der fraktionierten Methode können in 100 g Leichenmaterial 0,05 mg Silber nachgewiesen werden.

IN In letzter Zeit Die Arbeiten an fraktionierten Methoden zur Bestimmung von Antimon und Kobalt wurden abgeschlossen.

Um Antimon durch eine systematische Analyse nachzuweisen, ist ein Aufwand von mindestens 3 Arbeitstagen, also 20 Arbeitsstunden, erforderlich. Die von uns angebotene fraktionierte Antimon-Nachweismethode ermöglicht es, innerhalb von 10 Minuten eine Antwort zu erhalten. Lässt sich nach einer systematischen Analyse 1 mg Antimon in 100 g eines Gegenstandes nachweisen, so lassen sich mit der fraktionierten Methode 0,1 mg davon nachweisen.

Kobalt ist nicht in der obligatorischen Liste der Gifte enthalten, die einer forensischen Analyse unterliegen. Daher ist die Entwicklung einer fraktionierten Methode, die die Prüfung auf Kobalt unabhängig vom allgemeinen Fortschritt der Analyse ermöglicht, sehr nützlich. Mit dieser Methode ist die Untersuchung innerhalb von 2-3 Stunden abgeschlossen und es können 0,1 mg Kobalt pro 100 g Objekt nachgewiesen werden.

Der Vorteil der fraktionierten Methode wird am Beispiel von Quecksilber besonders deutlich. Da Quecksilber ein sehr flüchtiges Metall ist, stellte es forensische Chemiker vor viele Herausforderungen. Der Problematik seiner Entdeckung bei der Untersuchung von Leichenmaterial wurden zahlreiche Arbeiten gewidmet. Bei der Untersuchung der Schwefelwasserstoffmethode liegt die Nachweisgrenze bei 1 mg Quecksilber pro 100 g Leichenmaterial. Gleichzeitig verbleibt Quecksilber oft in geringen Mengen in den Organen der durch Quecksilbervergiftung Getöteten. Darüber hinaus geht es aufgrund der Flüchtigkeit bei der Zerstörung organischer Stoffe verloren. Bei der Zerstörung durch Schwefel- und Salpetersäure können die Verluste bis zu 98 % betragen.

Versuche, die Empfindlichkeit der Quecksilbernachweismethode zu erhöhen, erfolgten hauptsächlich auf dem Weg der fraktionierten Analyse. Anfang des 20. Jahrhunderts schlug A. V. Stepanov eine private Methode zur Untersuchung von Quecksilber im Urin vor; Tatsächlich ist diese Methode gebrochen. Als nächstes untersuchten A. F. Rubtsov und dann M. D. Shvaikova, A. A. Vasilyeva und N. A. Pavlovskaya ausführlich die Frage des fraktionierten Nachweises von Quecksilber in Leichenmaterial. Derzeit hat A. A. Vasilyeva eine Methode zum fraktionierten Nachweis von Quecksilber entwickelt, die sich durch Schnelligkeit und hohe Empfindlichkeit auszeichnet; sie ermöglicht die Bestimmung von 0,01 mg Quecksilber in 100 g Leichenmaterial, d. h. die Empfindlichkeit des Quecksilbernachweises ist um das Hundertfache erhöht. Die Forschungszeit wurde im Vergleich zur Schwefelwasserstoffmethode um das Dreifache verkürzt.

Für jedes der oben genannten Ionen wurde außerdem eine quantitative Bestimmungstechnik entwickelt, die eine Analyse ohne vorherige Trennung ermöglicht. In diesem Fall sind die Bestimmungsergebnisse durchaus zufriedenstellend. Silber, Blei, Barium und Arsen werden in Leichenmaterial im Bereich von 74 bis 100 % bestimmt, Quecksilber nach der letzteren Methode – bis zu 100 %.

Die Fähigkeit, eine Analyse erfolgreich durchzuführen, wenn ein Objekt mit einem Gewicht von 10 bis 25 g untersucht werden muss, sowie die Reaktionsgeschwindigkeit, insbesondere bei privaten Aufgaben, machen die fraktionierte Analyse für forensische chemische Zwecke besonders wertvoll.

Auch die Evidenz fraktionierter Methoden, die für die forensische chemische Forschung vorgeschlagen werden, ist in vielen Fällen viel höher, da neben der Verwendung spezifischer Reaktionen zur Isolierung eines bestimmten Ions auch Komplexierung und selektive Extraktion mit organischen Lösungsmitteln bei der Entwicklung weit verbreitet sind fraktionierte Reaktionen, die es ermöglichen, den Einfluss von Fremdionen äußerst schnell und effizient zu beseitigen. Und die Verwendung der spezifischsten mikrokristallinen Reaktionen für nachfolgende Bestätigungsreaktionen erhöht die Evidenz fraktionierter Methoden weiter.

Aufgrund der Reduzierung der Anzahl der Vorgänge bei dieser Analyse im Vergleich zur systematischen Schwefelwasserstoffmethode führt die Verwendung der fraktionierten Methode nicht nur zu einer erheblichen Zeitersparnis, sondern auch zu einer erheblichen Einsparung von Reagenzien. Darüber hinaus ist es möglich, den Einsatz von gesundheitsschädlichem und stark luftbelastendem Schwefelwasserstoff in Laboren zu eliminieren.

Der unbestreitbare Vorteil der Bruchmethode wird an diesen wenigen Beispielen deutlich sichtbar.

Weitere Arbeiten an fraktionierten Methoden in der forensischen chemischen Analyse werden es ermöglichen, endgültig auf die systematische Schwefelwasserstoffmethode zu verzichten, wodurch nicht nur die Empfindlichkeit und Aussagekraft des Kationennachweises erhöht, sondern auch die Analysezeit deutlich verkürzt werden kann Metalle und Arsen (möglicherweise bis zu 3 Arbeitstage, einschließlich der Zeit, die zur Zerstörung organischer Stoffe erforderlich ist). Der letzte Umstand ist besonders wichtig, da forensische chemische Untersuchungen unzumutbar lang sind: Um bei der Untersuchung von Metallen und Arsen eine Antwort zu geben, verbringen einige Labore mindestens zwei Wochen. Auch bei maximaler Nutzung schnelle Methode Zerstörung durch Schwefel- und Salpetersäure vollständige Analyse Metalle werden mindestens 8-10 Tage verbracht. Dies wird nicht nur den Anforderungen der Ermittlungsbehörden nicht gerecht, sondern entspricht auch nicht den Möglichkeiten, die der moderne Entwicklungsstand der analytischen Chemie bietet.

Schlussfolgerungen

1. Die derzeit in der forensischen Chemie angewandte systematische Schwefelwasserstoffmethode zur Analyse von Metallkationen und Arsen ist veraltet.
2. Die derzeit entwickelte fraktionierte Methode zur Analyse von Metall- und Arsenkationen ermöglicht es, die Zeit der forensischen chemischen Analyse im Vergleich zur Schwefelwasserstoffmethode um das 2-3-fache zu verkürzen, die Empfindlichkeit in einigen Fällen um das 100- und sogar 2000-fache zu erhöhen und die Nachweis des Nachweises von Metallen und Arsen, deutliche Reduzierung des Reagenzienverbrauchs und Verzicht auf die Verwendung von Schwefelwasserstoff, der die Luft in Labors verschmutzt.

1 Tananaev N. A. Fraktionale Analyse. M., 1950.

In der forensischen chemischen und chemisch-toxikologischen Analyse wird bei der Untersuchung von biologischem Material (Leichenorgane, biologische Flüssigkeiten, Pflanzen, Lebensmittelprodukte usw.) auf das Vorhandensein „metallischer“ Gifte die Mineralisierungsmethode verwendet. Diese Gifte gelangen in Form von Salzen, Oxiden und anderen Verbindungen meist oral in den Körper, werden vom Blut aufgenommen und verursachen Vergiftungen. „Metallische“ Gifte liegen im Körper in Form von Verbindungen mit Proteinen, Peptiden, Aminosäuren und einigen anderen Substanzen vor, die eine wichtige Rolle in Lebensprozessen spielen. Die Bindungen von Metallen an die meisten dieser Stoffe sind stark (kovalent). Um biologisches Material auf das Vorhandensein „metallischer“ Gifte zu untersuchen, ist es daher notwendig, die organischen Substanzen, mit denen Metalle verbunden sind, zu zerstören und in einen ionischen Zustand umzuwandeln. Die Wahl der Methode zur Mineralisierung organischer Substanzen hängt von den Eigenschaften der untersuchten Elemente und der Menge des zur Analyse erhaltenen biologischen Materials ab.

Unter Mineralisierung versteht man die Oxidation (Verbrennung) von organischem Material (Objekt), um Metalle aus ihren Komplexen mit Proteinen und anderen Verbindungen freizusetzen. Die am weitesten verbreiteten Mineralisierungsmethoden lassen sich in zwei große Gruppen einteilen:

Allgemeine Methoden (Methoden der „nassen“ Mineralisierung) werden bei einer allgemeinen Untersuchung der Gruppe der „Metallgifte“ verwendet und eignen sich zur Isolierung aller Metallkationen. Außer Quecksilber. Zur Mineralisierung werden Mischungen oxidierender Säuren verwendet: Schwefelsäure und Salpetersäure, Schwefelsäure, Salpetersäure und Perchlorsäure.

Private Methoden („Trockenveraschungsmethoden“) sind die Methode der einfachen Verbrennung, die Methode der Fusion mit einer Mischung aus Nitraten und Carbonaten von Alkalimetallen. Zu den privaten Methoden gehört die Methode der teilweisen Mineralisierung (Zerstörung), mit der anorganische Quecksilberverbindungen aus biologischen Materialien isoliert werden.

1.1. Zerstörung von biologischem Material durch Salpeter- und Schwefelsäure

In einen Kjeldahl-Kolben mit einem Fassungsvermögen von 500–800 ml 100 g zerkleinertes biologisches Material geben, 75 ml einer Mischung aus gleichen Volumina konzentrierter Salpeter- und Schwefelsäure und gereinigtem Wasser hinzufügen. Der Kolben mit dem Inhalt in vertikaler Position wird auf einem Stativ so befestigt, dass sich sein Boden in einem Abstand von 1-2 cm über dem Asbestnetz befindet. Über dem Kjeldahl-Kolben wird auf einem Stativ ein Scheidetrichter befestigt, der konzentrierte Salpetersäure enthält , verdünnt mit der gleichen Menge Wasser. Als nächstes beginnen sie, den Kolben vorsichtig zu erhitzen. Innerhalb von 30-40 Minuten kommt es zur Zerstörung, zur Zerstörung der gebildeten Elemente des biologischen Materials. Nach Abschluss der Zerstörung wird eine durchscheinende, gelb oder braun gefärbte Flüssigkeit erhalten.

Dann wird der Kjeldahl-Kolben mit seinem Inhalt auf ein Asbestnetz abgesenkt und die Erwärmung erhöht – die Phase der tiefen Oxidation in der flüssigen Phase beginnt. Um die organischen Substanzen im Kolben zu zerstören, wird aus einem Tropftrichter tropfenweise konzentrierte Salpetersäure, verdünnt mit der gleichen Menge Wasser, zugegeben. Die Mineralisierung gilt als abgeschlossen, wenn die transparente Flüssigkeit (Mineralisat) nach 30-minütigem Erhitzen ohne Zugabe von Salpetersäure nicht mehr dunkel wird und über der Flüssigkeit weiße Dämpfe von Schwefelsäureanhydrid freigesetzt werden.

Das resultierende Mineralisat wird einer Denitrierung unterzogen: Abkühlen, 10–15 ml gereinigtes Wasser hinzufügen und auf 110–130 °C erhitzen, dann vorsichtig tropfenweise eine Formaldehydlösung zugeben, wobei ein Überschuss vermieden wird. Gleichzeitig wird eine reichliche Freisetzung brauner, manchmal orangefarbener Dämpfe festgestellt. Nachdem die Freisetzung dieser Dämpfe beendet ist, wird die Flüssigkeit 5-10 Minuten lang weiter erhitzt und dann 1-2 Tropfen der gekühlten Flüssigkeit (Mineralisat) auf einen Glasobjektträger oder eine Porzellanplatte aufgetragen und ein Tropfen einer Diphenylaminlösung hineingegeben konzentrierte Schwefelsäure wird zugegeben. Der Effekt der Reaktion ist eine charakteristische blaue Farbe.

Eine negative Reaktion des Mineralisats mit Diphenylamin auf Salpetersäure, salpetrige Säuren sowie Stickoxide weist auf das Ende des Denitrierungsprozesses hin. Bei positiver Reaktion des Mineralisats mit Diphenylamin wird die Denitrierung wiederholt.

Die Methode der Mineralisierung von biologischem Material mit konzentrierter Salpeter- und Schwefelsäure hat eine Reihe von Vorteilen. Die Mineralisierung erfolgt mit dieser Methode schneller und es wird eine relativ geringe Menge an Mineralisat gewonnen als mit anderen Methoden. Allerdings ist die Mineralisierung mit einer Mischung aus Schwefel- und Salpetersäure für die Isolierung von Quecksilber aus biologischem Material ungeeignet, da sich ein erheblicher Teil davon verflüchtigt, wenn das biologische Material im Stadium der tiefen Flüssigphasenoxidation erhitzt wird.

Bashurova Maria

Diese Arbeit untersucht einen der wichtigsten Umweltprobleme unserer Zeit: Umweltverschmutzung mit einem der Schwermetalle – Blei. In den letzten Jahren wurden am häufigsten Vergiftungen mit Verbindungen dieses speziellen Metalls registriert.

Hier wurde erstmals die Menge der durch den Straßenverkehr emittierten Bleiverbindungen für das Dorf Noworlowsk berechnet. Als Ergebnis qualitativer Reaktionen wurden Bleiverbindungen gefunden Umfeld Dorf Noworlowsk.

Außerdem wurden die Hauptquellen der Verschmutzung durch Bleiverbindungen im Dorf Noworlowsk identifiziert.

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Vorschau:

Wissenschaftliche und praktische Konferenz „Schritt in die Zukunft“

Inhaltsstudie

Bleiverbindungen

In der Umgebung von Noworlowsk

Abgeschlossen von: Maria Viktorovna Bashurova

Schüler der 10. Klasse der sekundären städtischen Bildungseinrichtung Noworlowsk

allgemein bildende Schule».

Leitung: Gordeeva Valentina Sergeevna

Chemielehrer, Städtische Bildungseinrichtung „Novoorlovskaya Secondary“

allgemein bildende Schule".

Die Russische Föderation

Region Transbaikal, Bezirk Aginsky, Noworlowsk

2010

Einführung

1.1 Eigenschaften und Verwendung von Blei und seinen Verbindungen.

1.2 Kontaminationsquellen mit Bleiverbindungen.

Kapitel 2. Untersuchung des Gehalts an Bleiverbindungen in der Umgebung von Noworlowsk.

2.1. Forschungsmethoden.

2.3. Schlussfolgerungen aus den Forschungsergebnissen.

Abschluss.

Bibliographische Liste.

Anwendungen.

Bashurova Maria

Einführung.

Die Rolle von Metallen bei der Entwicklung und Etablierung der technischen Kultur der Menschheit ist außerordentlich groß. Die historisch etablierten Bezeichnungen „Bronzezeit“ und „Eisenzeit“ weisen auf den starken Einfluss von Metallen und ihren Legierungen auf alle Bereiche der Produktionsentwicklung hin. Und in unserer täglichen Praxis stoßen wir jede Minute auf Metalle. Und wir selbst haben Metalle. Sie dienen der Durchführung verschiedener Prozesse im Körper. Aber Metalle sind nicht immer notwendig. Viele davon sind sogar gefährlich für den Körper. Beispielsweise sind einige Metalle bereits in geringen Dosen für Wirbeltiere äußerst giftig (Quecksilber, Blei, Cadmium, Thallium), andere wirken in hohen Dosen toxisch, obwohl es sich um Spurenelemente handelt (z. B. Kupfer, Zink). Bei wirbellosen Tieren mit harter Haut ist Blei am stärksten konzentriert. Bei Wirbeltieren reichert sich Blei am stärksten an Knochengewebe, bei Fischen – in den Keimdrüsen, bei Vögeln – in Federn, bei Säugetieren – im Gehirn und in der Leber.

Blei ist ein Metall, das bei Kontakt mit der Haut oder beim Eindringen in den Körper verursacht größte Zahl Bei schweren Erkrankungen wird Blei daher hinsichtlich des Ausmaßes der Auswirkungen auf lebende Organismen zusammen mit Arsen, Cadmium, Quecksilber, Selen, Zink, Fluor und Benzapren als hochgefährlicher Stoff eingestuft (GOST 3778-98).

Autos mit Bleibatterien haben einen großen Einfluss auf die Bleiverschmutzung. Abgase sind die wichtigste Bleiquelle. Ein Anstieg des Bleigehalts im Boden führt in der Regel zu dessen Anreicherung durch Pflanzen. Viele Daten zeigen einen starken Anstieg des Bleigehalts in Pflanzen, die an den Rändern von Autobahnen wachsen. Bleiverschmutzung verursacht Abwasser Unternehmen, die Bleisalze in giftigen Mengen enthalten, sowie Bleirohre. In Gewässern enthaltene Giftstoffe sind für den Menschen sehr gefährlich, da sie sich aktiv in Nahrungsketten anreichern.

Nach Angaben der Analyseagentur „Avtostat“ in Russland im Jahr 2009. es gibt etwa 41,2 Millionen Fahrzeuge. Die Zusammensetzung der Fahrzeugflotte nach Art des verwendeten Kraftstoffs stellt sich wie folgt dar: Der Anteil der Fahrzeuge, die Gas als Kraftstoff verwenden, beträgt nicht mehr als 2 %. Der Rest der Autos verwendet Dieselkraftstoff – 37 % – oder „verbleites“ Benzin – 61 %.

Einer von wichtige Themen Eines der größten Probleme jeder Region ist die Belastung von Boden, Wasser und Luft mit Schwermetallen.

Bei der Durchführung dieser Studie haben wir vorgebracht Hypothese dass in der Umgebung von Noworlowsk Bleiverbindungen vorhanden sind.

Ein Objekt Forschung – Umweltverschmutzung mit Bleiverbindungen.

Artikel Forschung – Autobahn und darauf vorbeifahrende Autos; die Erde; Schnee; Pflanzen.

Zweck der Studie:den Gehalt an in die Luft abgegebenen Bleiverbindungen untersuchen; angesammelt im Boden, in Pflanzen und im Schnee.

Um dieses Ziel zu erreichen, haben wir uns für Folgendes entschieden: Aufgaben:

1. Studieren Sie wissenschaftliche Literatur und Internetseiten im Hinblick auf den erklärten Zweck der Forschung.

2. Führen Sie eine qualitative Analyse von Boden-, Schnee- und Pflanzenproben auf den Gehalt an Bleiverbindungen durch.

3. Ermitteln Sie den Grad der Umweltverschmutzung in einem bestimmten Gebiet mit Bleiverbindungen.

4. Bestimmen Sie die Menge der von Fahrzeugen emittierten Bleiverbindungen.

5. Bestimmen Sie die Hauptquellen der Verschmutzung mit Bleiverbindungen in diesem Bereich.

Wissenschaftliche Neuheit . Als Ergebnis der Arbeiten wurde eine qualitative Analyse von Boden-, Schnee- und Pflanzenproben aus der Umgebung des Dorfes Noworlowsk auf den Gehalt an Bleiverbindungen durchgeführt. Es wurde die Menge der von Kraftfahrzeugen emittierten Bleiverbindungen ermittelt. Die Hauptquellen der Verschmutzung mit Bleiverbindungen in diesem Gebiet wurden identifiziert.
Praktische Bedeutung arbeiten.Es wurden Methoden zum Nachweis des Gehalts an Bleiverbindungen in Boden, Schnee und Pflanzen untersucht, die verwendet werden können. Es wurde festgestellt, dass Bleiverbindungen in der Nähe der Hauptverschmutzungsquellen gefunden werden. Bei der Untersuchung wurde festgestellt, dass die Hauptquellen der Verschmutzung durch Bleiverbindungen die Autobahn, das Zentrale Kesselhaus und das Bergbau- und Verarbeitungswerk JSC Novoorlovsky sind.

„Untersuchung des Gehalts an Bleiverbindungen in der Umgebung des Dorfes Noworlowsk“

Bashurova Maria

Russische Föderation, Transbaikal-Territorium, Bezirk Aginsky, Noworlowsk

Städtische Bildungseinrichtung „Novoorlovsk-Sekundarschule“, 10. Klasse

Kapitel 1. Umweltbelastung durch Bleiverbindungen.

1.1. Eigenschaften und Verwendung von Blei und seinen Verbindungen.

Blei - Pb (Plumbum), Ordnungsnummer 82, atomares Gewicht 207.21. Dieses bläulich-graue Metall ist seit jeher bekannt. Der Ursprung des Namens „Blei“ – vom Wort „Wein“ – ist mit der Verwendung dieses Metalls bei der Herstellung von Gefäßen zur Lagerung von Wein verbunden. Eine Reihe von Experten geht davon aus, dass Blei eine entscheidende Rolle beim Untergang des Römischen Reiches gespielt hat. In der Antike floss Wasser von bleiverkleideten Dächern durch bleiverkleidete Dachrinnen in bleiverkleidete Fässer. Zur Herstellung von Wein wurden Bleikessel verwendet. Die meisten Salben, Kosmetika und Farben enthielten Blei. All dies könnte zu einem Rückgang der Geburtenrate und dem Auftreten psychischer Störungen bei den Aristokraten geführt haben.

Er ist formbar und weich. Sogar ein Fingernagel hinterlässt Spuren. Blei schmilzt bei einer Temperatur von 327,4 Grad. An der Luft überzieht es sich schnell mit einer Oxidschicht. Heutzutage erlebt Blei eine „zweite Jugend“. Seine Hauptabnehmer sind die Kabel- und Batterieindustrie, wo es zur Herstellung von Gehäusen und Platten verwendet wird. Es wird zur Herstellung von Turmgehäusen, Kühlschlangen und anderen Geräten in Schwefelsäureanlagen verwendet. Es ist unverzichtbar bei der Herstellung von Lagern (Babbitt), Drucklegierungen (Garth) und einigen Glasarten. Von den Bleiverbindungen ist Bleinitrat Pb(NO) von größter praktischer Bedeutung 3 ) 2 , das in der Pyrotechnik verwendet wird - bei der Herstellung von Beleuchtungs-, Brand-, Signal- und Rauchsätzen; Bleidihydroxycarbonat – Pb 3 (OH) 2 (CO 3 ) 2 – wird zur Herstellung hochwertiger Farbe verwendet – Bleiweiß. Allerdings hat es einen kleinen Fehler: Unter dem Einfluss von Schwefelwasserstoff verblasst es allmählich. Aus diesem Grund werden alte Ölgemälde so dunkel. Bleimennige (Pb) wird in großen Mengen produziert 3 O 4 ) ist eine leuchtend rote Substanz, aus der gewöhnliche Ölfarbe gewonnen wird. Auch das Bleipigment Bleichromat PbCrO wird häufig zur Herstellung von Farben verwendet. 4 („gelbe Krone“). Ausgangsprodukt zur Herstellung von Bleiverbindungen ist Bleiacetat Pb 3 (CH 3 COO) 2 . Obwohl seine Verbindung giftig ist, wird seine 2 %ige Lösung in der Medizin für Lotionen auf entzündeten Körperoberflächen verwendet, da es adstringierende und schmerzstillende Eigenschaften hat. Alkylierte Verbindungen haben die höchsten toxischen Eigenschaften, insbesondere Tetraethylblei (C 2 N 5 ) 4 Pb und Tetramethylblei (CH 3 ) 4 Pb ist eine flüchtige, giftige flüssige Substanz. Tetraethylblei (TEL) ist ein Antiklopfmittel für Kraftstoffe und wird daher dem Benzin zugesetzt.

1.2. Kontaminationsquellen mit Bleiverbindungen.

Blei gelangt auf verschiedene Weise ins Wasser. In Bleirohren und anderen Orten, an denen ein Kontakt dieses Metalls mit Wasser und Luftsauerstoff möglich ist, kommt es zu Oxidationsprozessen: 2Pb + O 2 +2H 2 O→2Pb(OH) 2.

In alkalisiertem Wasser kann sich Blei in erheblichen Konzentrationen ansammeln und Plumbits bilden: Pb(OH) 2 +2OHֿ→PbO 2 ²ֿ+2H 2 O.

Wenn CO im Wasser ist 2 , dann führt dies zur Bildung von ziemlich gut löslichem Bleibicarbonat: 2Pb+O 2 →2PbO, PbO+CO 2 →Pb CO 3, PbCO 3 +H 2 O+CO 2 →Pb(HCO 3) 2.

Blei kann auch aus damit verunreinigten Böden sowie durch direkte Abfalleinleitungen in Flüsse und Meere ins Wasser gelangen. In Gebieten, in denen sich Schmelzhütten befinden oder Industrieabfälle mit hohem Bleigehalt gelagert werden, besteht das Problem der Verunreinigung des Trinkwassers.

Die höchsten Bleikonzentrationen finden sich im Boden entlang von Autobahnen sowie dort, wo sich Hüttenwerke oder Fabriken befinden, die bleihaltige Batterien oder Glas herstellen.

Der Straßenverkehr, der mit flüssigen Kraftstoffen (Benzin, Dieselkraftstoff und Kerosin) betrieben wird, Blockheizkraftwerke (KWK) und Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK) sind eine der Hauptquellen der Luftverschmutzung. Autoabgase enthalten Schwermetalle, darunter Blei. Höhere Bleikonzentrationen in der Luft von Städten mit großen Industriebetrieben.

Das meiste Blei gelangt über die Nahrung in den menschlichen Körper. Die höchsten Bleiwerte finden sich in Konserven in Blechdosen, frischem und gefrorenem Fisch, Weizenkleie, Gelatine, Schalen- und Krustentieren. Wurzelgemüse und andere Pflanzenprodukte, die auf Flächen in der Nähe von Industriegebieten und entlang von Straßen angebaut werden, weisen einen hohen Bleigehalt auf. Trinkwasser, atmosphärische Luft und Rauchen sind ebenfalls Quellen dafür, dass Bleiverbindungen in den menschlichen Körper gelangen.

1.3. Folgen des Eindringens von Bleiverbindungen in den menschlichen Körper.

Im Jahr 1924 kam es in den USA, in denen die Herstellung von Benzin große Mengen an Wärmekraftwerken erforderte, zu Unfällen in den Fabriken, in denen es synthetisiert wurde. Es wurden 138 Vergiftungen registriert, davon endeten 13 tödlich. Dies war die erste nachgewiesene Bleivergiftung.

Blei ist wie Strahlung ein Sammelgift. Im Körper reichert es sich in den Knochen, der Leber und den Nieren an. Die offensichtlichen Symptome einer Bleivergiftung sind: große Schwäche, Bauchkrämpfe und Lähmungen. Das ständige Vorhandensein von Blei im Blut ist asymptomatisch, aber auch gefährlich. Es beeinflusst die Bildung von Hämoglobin und verursacht Anämie. Es kann zu psychischen Störungen kommen.

Derzeit steht Blei an erster Stelle der Verursacher industrieller Vergiftungen. Die Bleiverunreinigung der atmosphärischen Luft, des Bodens und des Wassers in der Nähe solcher Industrien sowie in der Nähe wichtiger Autobahnen stellt eine Gefahr der Bleiexposition für die in diesen Gebieten lebende Bevölkerung dar, insbesondere für Kinder, die empfindlicher auf die Auswirkungen von Blei reagieren Metalle.

Eine Bleivergiftung (Saturnismus) ist ein Beispiel für die häufigste Umweltkrankheit. In den meisten Fällen wir reden überüber die Aufnahme kleiner Dosen und deren Anreicherung im Körper, bis seine Konzentration das kritische Niveau erreicht, das für toxische Manifestationen erforderlich ist.
Die Zielorgane einer Bleivergiftung sind das Blutbildungs- und Nervensystem sowie die Nieren. Saturnismus verursacht weniger erhebliche Schäden am Magen-Darm-Trakt. Eines der Hauptsymptome der Krankheit ist Anämie. Auf der Ebene nervöses System Es werden Schäden am Gehirn und an peripheren Nerven festgestellt. Insbesondere bei Kindern kann eine Bleivergiftung weitgehend verhindert werden. Gesetze verbieten die Verwendung bleihaltiger Farben sowie das Vorhandensein von Blei darin. Die Einhaltung dieser Gesetze kann das Problem dieser „stillen Epidemien“ zumindest teilweise lösen. Die folgende vom Gesundheitsministerium der Russischen Föderation genehmigte Klassifizierung von Bleivergiftungen ist allgemein anerkannt:

1. Mitnahme von Blei (bei Vorhandensein von Blei im Urin und ohne Vergiftungssymptome).

2. Leichte Bleivergiftung.

3. Bleivergiftung mittlerer Schwere: a) Anämie (Hämoglobin unter 60 % – bis zu 50 %); b) leicht ausgeprägte Bleikolik; c) toxische Hepatitis.

4. Schwere Bleivergiftung: a) Anämie (Hämoglobin unter 50 %); b) Bleikolik (schwere Form); c) Bleilähmung.

Bei der Behandlung einer Bleivergiftung werden Medikamente wie Tetacin und Pentacin eingesetzt. (Anhang 1) Auch vorbeugende Maßnahmen sind erforderlich. (Anlage 2)

Kapitel 2. Untersuchung des Gehalts an Bleiverbindungen in der Umgebung von Noworlowsk

2.1. Forschungsmethoden.

Berechnung der Menge schädlicher Emissionen von Kraftfahrzeugen in einer StundeWir haben die Methodik verwendet, die auf Anordnung des Staatlichen Komitees für Ökologie Russlands Nr. 66 vom 16. Februar 1999 genehmigt wurde.

1. Bestimmen Sie auf einer Autobahn einen Straßenabschnitt von 100 m Länge.

1. Berechnen Sie die Gesamtstrecke (S), die alle Autos in einer Stunde zurücklegen: S = N*100m.
2. Berechnen Sie anhand der Messungen der Emissionen von Autos pro 1 km, wie viele Emissionen von Bleiverbindungen von Autos in einer Stunde erzeugt wurden.
3. Berechnen Sie die ungefähre Menge an Bleiverbindungen, die pro Stunde während der gesamten zurückgelegten Strecke emittiert wird.

Bestimmung des Gehalts an Bleiverbindungen auf der Erdoberfläche (im Schnee)Wir verwendeten eine Technik aus einem Schulworkshop.

1. Für die Probenentnahme benötigen Sie Gefäße mit einem Fassungsvermögen von mindestens 250 ml.
2. Der Behälter wird mit einem offenen Ende in den Schnee eingetaucht und versucht, seine untere Schicht zu erreichen.
3. Die Probe wird entnommen und zum Schmelzen ins Labor gebracht.
4. Von jeder Probe werden 100 ml Flüssigkeit abgegossen und filtriert.
5. Von jeder Probe wird 1 ml Schmelzwasser in Reagenzgläser gegossen und mit 1 ml KI-Lösung und 1 ml 6 %iger HNO versetzt 3 .
6. Veränderungen in den Reagenzgläsern werden bestimmt.

Bestimmung des Gehalts an Bleiverbindungen im BodenWir haben eine Technik aus einem Schulworkshop verwendet:

1. Es werden Bodenproben entnommen.
2. Der Boden wird 5 Tage lang getrocknet.
3. Von jeder Probe werden 10-mg-Portionen entnommen und in Reagenzgläser gefüllt.
4. Geben Sie in jedes Reagenzglas 10 ml destilliertes Wasser.
5. Mischen Sie den Inhalt der Röhrchen 10 Minuten lang und lassen Sie ihn einen Tag lang stehen.

6. Nach 24 Stunden 1 ml KI und HNO in die Reagenzgläser geben 3 und beachten Sie die Änderungen.

Bestimmung des Gehalts an Bleiverbindungen in PflanzenWir haben eine Technik aus einem Schulworkshop verwendet:

1. Es werden 50 Blattstücke oder 50 g Gras ausgewählt.
2. Das Pflanzenmaterial wird getrocknet und zerkleinert.
3. Die Pflanzenmasse wird in Reagenzgläser gegeben, mit 20 ml destilliertem Wasser gefüllt und einen Tag stehen gelassen.

4. Nach 24 Stunden werden 1 ml KI und HNO hinzugefügt 3

5. Änderungen markieren.

2.2. Forschungsergebnisse.

Die Forschung wurde im Sommer und Herbst 2010 durchgeführt.

Um die Menge der schädlichen Emissionen von Kraftfahrzeugen in einer Stunde zu berechnen, wurde eine Autobahn ausgewählt, die im Zentrum des Dorfes Noworlowsk verläuft. Als Ergebnis dieser Berechnungen haben wir festgestellt, dass in einer Stunde 0,644 g Bleiverbindungen in die Luft freigesetzt werden (Anhang 3).

Um den Gehalt an Bleiverbindungen in der Umwelt zu bestimmen, haben wir jeweils fünf Proben auf der Bodenoberfläche (im Schnee), im Boden und in Pflanzen in bestimmten Bereichen entnommen: 1. Straße in der Nähe der Schule 2. Zentrales Kesselhaus 3. JSC Novoorlovsky GOK 4. Wald 5 Die Straße entlang der Datscha-Genossenschaft. Den Grad der Kontamination mit Bleiverbindungen beurteilten wir anhand des Farbgrades des Sediments: intensives Gelb – starker Kontaminationsgrad; gelblich – mittelstark; kein gelber Niederschlag – niedriger Wert.

Bei der Untersuchung des Gehalts an Bleiverbindungen auf der Bodenoberfläche (im Schnee) wurde festgestellt, dass am Straßenrand in der Nähe der Schule das Zentrale Kesselhaus und das JSC Novoorlovsky Mining and Processing Plant am meisten vorhanden sind hohes Niveau Bleiverbindungen. Dies ist an dem leuchtend gelben Sediment zu erkennen, das während des Experiments gewonnen wurde und ein qualitativer Indikator für den Bleigehalt war. (Anhang 4)

Bei der Untersuchung des Gehalts an Bleiverbindungen im Boden stellte sich heraus, dass am Straßenrand in der Nähe der Schule und des JSC Novoorlovsky Mining and Processing Plant eine hohe Kontamination mit Bleiverbindungen herrschte. (Anhang 5)

Die Analyse der Pflanzenmasse zeigte, dass Pflanzen, die in der Nähe des Zentralkesselhauses, JSC Novoorlovsky GOK und der Straße entlang der Datscha-Genossenschaft wachsen, die größte Menge an Bleiverbindungen in ihren Geweben ansammeln. (Anhang 6)

Den geringsten Grad der Belastung der Bodenoberfläche (Schnee), des Bodens und der Pflanzen mit Bleiverbindungen konnten wir bei im Wald entnommenen Proben feststellen.

Alle unsere Ergebnisse wurden der Bevölkerung in Form von Bulletins und Flugblättern über die Gefahren der Belastung mit Bleiverbindungen kommuniziert. (Anhang 7.8)

2.3. Schlussfolgerungen.

1. Experimentelle Daten bestätigten, dass die Quelle der Bleiverbindungen in unserem Dorf die Hauptstraße sowie das Novoorlovsky GOK CJSC und das Kesselhaus sind.
2. Bleiverbindungen wurden auf der Bodenoberfläche (Schnee), im Boden und in Pflanzen gefunden.

3. Bei der Berechnung der Schadstoffemissionen von Kraftfahrzeugen haben wir festgestellt, dass in einer Stunde 0,644 g Bleiverbindungen in die Luft gelangen.

4. Bleiverbindungen sind die Ursache vieler schwerer Krankheiten beim Menschen.

„Untersuchung des Gehalts an Bleiverbindungen in der Umgebung des Dorfes Noworlowsk“

Bashurova Maria

Russische Föderation, Transbaikal-Territorium, Bezirk Aginsky, Noworlowsk

Städtische Bildungseinrichtung „Novoorlovsk-Sekundarschule“, 10. Klasse

Abschluss.

Diese Arbeit zeigt, dass die Autobahn und die darauf fahrenden Autos zu einer ziemlich starken Quelle für Schwermetalle in der Umwelt werden können. Blei aus Benzin gelangt in die Abgase und dann in die Atmosphäre. Der Grad der Verschmutzung hängt auch von der Verkehrsbelastung der Straße ab. Da der Boden und die Pflanzen in der Nähe der Straße stark mit Blei kontaminiert sind, ist eine Nutzung des Landes für den Anbau landwirtschaftlicher Produkte und die Weidehaltung von Nutztieren nicht möglich, und die Pflanzen können nicht zur Fütterung von Nutztieren verwendet werden.

Als Ergebnis der Arbeiten wurde eine qualitative Analyse von Boden-, Schnee- und Pflanzenproben aus der Umgebung des Dorfes Noworlowsk auf den Gehalt an Bleiverbindungen durchgeführt. Es wurde die Menge der von Kraftfahrzeugen emittierten Bleiverbindungen ermittelt.

Es bedarf Aufklärungsarbeit bei der lokalen Bevölkerung, insbesondere bei Besitzern von Sommerhäusern in der Nähe der Autobahn.

Wir haben Informationsbroschüren und Broschüren entwickelt, die Empfehlungen zur Reduzierung der Auswirkungen der Autobahn auf Gemüsegärten geben:

1. Wenn möglich, entfernen Sie Ihren Standort von der Verschmutzungsquelle, indem Sie kein direkt an die Autobahn angrenzendes Land nutzen.
2. Verwenden Sie den Boden auf der Baustelle nicht, sondern bepflanzen Sie ihn mit Pflanzen, die höher als 1 Meter sind (Mais, Dill usw.).
3. Entfernen Sie diese Pflanzen in Zukunft ohne Verwendung aus dem Garten.

Liste der verwendeten Quellen:

1. Vishnevsky L.D. Im Zeichen des Kohlenstoffs: Elemente der Gruppe IV Periodensystem DI. Mendelejew. M.: Bildung, 1983.-176 S.

2. Lebedev Yu.A. Der zweite Wind des Marathonläufers (Über Lead). M.: Metallurgie, 1984 – 120 S.

3. Mansurova S.E. Schulworkshop „Sorge für die Umwelt unserer Stadt.“ M.: Vlados, 2001.-111 S.

4. Nekrasov B.V. Grundlagen der allgemeinen Chemie. Band 2. M.: Verlag „Chemie“, 1969 – 400 S.

5. Nikitin M.K. Chemie in der Restaurierung. L.: Chemie, 1990. – 304 S.

6. Nikolaev L.A. Metalle in lebenden Organismen. M.: Bildung, 1986. – 127 S.

7. Petrjakow-Sokolow I.V. Beliebte Bibliothek chemischer Elemente. Band 2. M.: Verlag „Nauka“, 1983. – 574 S.

8. Ruvinova E.I. Bleiverschmutzung und Kindergesundheit. „Biology“, 1998 Nr. 8 (Februar).

9. Sumakov Yu.G. Lebende Geräte. M.: Wissen, 1986. – 176 S.

10. Sudarkina A.A. Chemie in Landwirtschaft. M.: Bildung, 1986. – 144 S.

11. Shalimov A.I. Der Alarm unseres Alarms: ökologische Überlegungen. L.: Lenizdat, 1988. – 175 S.

12. Shannon S. Ernährung im Atomzeitalter oder wie man sich vor kleinen Strahlendosen schützt. Minsk: Verlag „Belarus“, 1991. – 170 S.

Folienunterschriften:

Bashurova Maria 10. Klasse Novoorlovsk-Sekundarschule

Thema der Arbeit: UNTERSUCHUNG DES GEHALTS VON BLEIVERBINDUNGEN IN DER UMGEBUNG VON NOWOORLOVSK

Quellen von Bleiverunreinigungen: Autobatterien, Flugzeugmotorabgase, Ölfarben auf Bleibasis, Knochenmehldünger, Keramikbeschichtungen auf Porzellan, Zigarettenrauch, Blei oder mit Blei ausgekleidete Rohre, der Prozess der Bleigewinnung aus Erzen, Abgase, Lote, Pflanzen, die in der Nähe von Autobahnen wachsen

Arbeitshypothese: In der Umgebung von Noworlowsk sind Bleiverbindungen vorhanden.

Zweck der Arbeit: Untersuchung des Gehalts an in die Luft abgegebenen Bleiverbindungen, die sich im Boden, in Pflanzen und im Schnee ansammeln.

Blei - Pb (Plumbum) Seriennummer 82 Atomgewicht 207,21 Dies ist ein bläulich-graues Metall. Er ist formbar und weich. Schmelze = 327,4 Grad. An der Luft überzieht es sich schnell mit einer Oxidschicht.

Hauptanwendungen: Batterie- und Kabelindustrie. Unverzichtbar bei der Herstellung von Lagern, Drucklegierungen und einigen Glasarten.

Bleiverbindungen: Pb (N O3)2 – Bleinitrat, Pb 3(OH)2(CO 3)2 – Bleidihydroxocarbonat (Pb 3 O 4) – Minium (C2H5)4 Pb – Tetraethylblei (TES) (CH3)4 Pb – Tetramethylblei

Quellen für das Eindringen von Bleiverbindungen in den menschlichen Körper: Lebensmittel (Konserven in Blechbehältern, frischer und gefrorener Fisch, Weizenkleie, Gelatine, Schalen- und Krustentiere). Trinkwasser Atmosphärische Luft Rauchen

Blei ist ein Sammelgift. Reichert sich in Knochen, Leber und Nieren an.

Saturnismus ist eine Bleivergiftung. Symptome: starke Schwäche, Bauchkrämpfe, Lähmungen, psychische Störungen

Name der Fahrzeuggruppe Menge pro 20 Minuten, Stück Menge pro Stunde (N), Stück Von allen Autos insgesamt pro Stunde zurückgelegte Strecke, km Emissionen pro 1 km von einem Auto, g/km Emissionen pro 1 km von allen Autos, g /km Emissionen für die Gesamtstrecke, g/km Pkw 6 18 1,8 0,019 0,342 0,62 Diesel-Pkw 2 6 0,6 - - - Vergaser-Lkw mit einer Nutzlast bis 3 Tonnen 1 3 0,3 0,026 0,078 0,02 Vergaser-Lkw mit einer Nutzlast über 3 t - - - 0,033 - - Vergaserbusse 1 3 0,3 0,041 0,123 0,004 Diesel-Lkw 2 6 0,6 - - - Dieselbusse 1 3 0,3 - - - Gasflaschenbusse mit komprimiertem Erdgas - - - - - - Gesamt 13 39 3,9 0,119 0,543 0,644

Probenahmestellen: 1. Straße in der Nähe der Schule 2. Zentrales Kesselhaus 3. JSC „Novoorlovsky GOK“ 4. Wald 5. Straße entlang der Datscha-Genossenschaft.

Gehalt an Bleiverbindungen an der Bodenoberfläche (im Schnee). Probenröhrchennummer Probensammelstelle Vorhandensein von Sedimenten Verschmutzungsgrad 1 Straße in der Nähe der Schule Gelbes Sediment Stark 2 Zentrales Kesselhaus Gelbes Sediment Stark 3 JSC Novoorlovsky GOK Gelbes Sediment Stark 4 Wald Kein Sediment Schwach 5 Straße entlang der Datscha-Genossenschaft Gelbliches Sediment Mittel

Quellen von Bleiverbindungen in Noworlowsk: Zentrales Kesselhaus Autobahn CJSC Novoorlovsky GOK

Blei ist gefährlich für den Menschen!!!

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Vorschau:

Anhang 1.

Behandlung einer Bleivergiftung.Bei akuten Vergiftungen werden Komplexbildner eingesetzt, von denen Thetacin und Pentacin bei intravenöser Verabreichung am wirksamsten sind (6 g des Arzneimittels pro Behandlungszyklus in Form einer 5 %igen Lösung). Es werden auch Mittel verwendet, die die Hämatopoese anregen: Eisenpräparate, Campolon, Cyanocobalamin, Ascorbinsäure. Um Schmerzen bei Koliken zu lindern, werden warme Bäder, 0,1 % Atropinsulfatlösung, 10 % Natriumbromidlösung, 0,5 % Novocainlösung und eine Milchdiät empfohlen. Um vegetativ-asthenische Phänomene zu reduzieren, können Sie intravenöse Glukose mit Thiamin und Ascorbinsäure, Brom, Koffein, Kiefernbäder und ein galvanisches Halsband verwenden. Bei Enzephalopathien werden Dehydratisierungsmittel verschrieben (25 % Magnesiumsulfatlösung, 2,4 % Aminophyllinlösung, 40 % Glucoselösung); bei Polyneuropathie - Thiamin, Anticholinesterase-Medikamente, Vierkammerbäder, Massage, Physiotherapie.

Um Blei aus dem Depot zu entfernen, werden Leberdiathermie und intravenöse Gabe einer 20 %igen Natriumhyposulfitlösung eingesetzt.

Schutzstoffe: B-Vitamine, Vitamin C, Vitamin D, Calcium, Magnesium, Zink, Pektinverbindungen, Natriumalginat, verschiedene Kohlsorten.

Anlage 2.

Vorbeugung einer Bleivergiftung.Die wichtigste Maßnahme zur Vorbeugung einer Bleivergiftung besteht darin, es in den Industrien, in denen es verwendet wird, durch andere, weniger giftige Substanzen zu ersetzen. Beispielsweise wird Bleiweiß durch Titanzink ersetzt, anstelle von Bleidichtungen für Schneidfeilen werden Dichtungen aus einer Zinn-Zink-Legierung verwendet, Bleipasten für die Endbearbeitung von Pkw-Karosserien werden durch Pasten aus Kunststoffmaterialien ersetzt. Bei technologischen Prozessen sowie beim Transport von Blei und bleihaltigen Materialien ist es notwendig, Staubemissionsquellen hermetisch abzudichten und eine leistungsstarke Ansauglüftung mit Reinigung der mit Staub und Bleidämpfen verunreinigten Luft vor deren Freisetzung in die Atmosphäre auszustatten. Es ist verboten, die Arbeitskraft von Frauen und Jugendlichen bei Bleischmelzprozessen einzusetzen. Es ist notwendig, persönliche Hygienemaßnahmen wie Mundhygiene, Händewaschen mit einer 1%igen Essigsäurelösung, die Verwendung spezieller Kleidung und Atemschutzmasken sowie therapeutische und präventive Ernährung zu beachten.

Anhang 3.

Ergebnisse der durchgeführten Methodik

Bestimmung der Emissionen von Bleiverbindungen aus Kraftfahrzeugen.

Name der Fahrzeuggruppe	Menge in 20 Minuten, Stk.	Menge pro Stunde (N), Stk.	Der allgemeine Weg in einer Stunde von allen Fahrzeugen zurückgelegt, Km	Emissionen pro 1 km pro Fahrzeug, g/km	Emissionen pro 1 km für alle Fahrzeuge, g/km	Emissionen über die Gesamtstrecke, g/km
Autos				0,019	0,342	0,62
Passagierdiesel
Vergaserwagen mit einer Tragfähigkeit von bis zu 3 Tonnen				0,026	0,078	0,02
Vergaser-Lkw mit einer Tragfähigkeit von mehr als 3 Tonnen				0,033
Vergaserbusse				0,041	0,123	0,004
Diesel-Lkw
Dieselbusse
Mit komprimiertem Erdgas betriebene Gastanks
Gesamt				0,119	0,543	0,644

Anhang 4.

Nummer des Probenröhrchens	Probensammelbereich	Vorhandensein von Sedimenten	Verschmutzungsgrad
	Straße in der Nähe der Schule	Gelber Niederschlag	Stark
	Zentraler Heizraum	Gelber Niederschlag	Stark
	CJSC Novoorlovsky GOK	Gelber Niederschlag	Stark
	Wald	Kein Sediment	Schwach
		Gelblicher Bodensatz	Durchschnitt

Anhang 5.

Nummer des Probenröhrchens	Probensammelbereich	Vorhandensein von Sedimenten	Verschmutzungsgrad
	Straße in der Nähe der Schule	Gelber Niederschlag	Stark
	Zentraler Heizraum	Gelblicher Bodensatz	Durchschnitt
	CJSC Novoorlovsky GOK	Gelber Niederschlag	Stark
	Wald	Gelblich	Schwach
	Straße entlang der Datscha-Genossenschaft	Gelblicher Bodensatz	Durchschnitt

Anhang 6.

Nummer des Probenröhrchens	Probensammelbereich	Vorhandensein von Sedimenten	Verschmutzungsgrad
	Straße in der Nähe der Schule	Gelblicher Bodensatz	Durchschnitt
	Zentraler Heizraum	Gelber Niederschlag	Stark
	CJSC Novoorlovsky GOK	Gelber Niederschlag	Stark
	Wald	Kein Sediment	Schwach
	Straße entlang der Datscha-Genossenschaft	Gelb	Stark

Nach der Mineralisierung der Organe mit Schwefel- und Salpetersäure liegen Blei und Barium im Sediment in Form von BaSO 4 und PbS0 4 vor. Optimale Bedingungen für quantitativen Niederschlag

Die Konzentrationen von Ba 2 + und Pb 2 + betragen: die Konzentration von H 2 SO 4 in der Mineralisierung beträgt ~20 % H 2 SO 4, das Fehlen von Stickoxiden (teilweise Auflösung von PbSO 4 und, in viel geringerem Maße, BaS0 4 in Salpetersäure), zeitliche Fällung (~24 Stunden). Aufgrund der Mitfällung kann das Sediment auch Ca 2+, Fe 3+, Al 3+, Cr 3+, Zn 2+, Cu 2+ usw. enthalten. Bei der Mitfällung von Cr 3+ ist das Sediment gefärbt schmutziges Grün. Um den Verlust von Cr 3+ zu vermeiden, wird der schmutzig grüne Niederschlag durch Erhitzen mit einer Lösung von Ammoniumpersulfat in einer 1 %igen Schwefelsäurelösung behandelt. Der ungelöste Niederschlag wird auf Ba 2+ und Pb 2+ analysiert und das Filtrat zur quantitativen Bestimmung von Chrom belassen. Zur Trennung von Ba 2+ und Pb 2+ (die Anwesenheit von Pb 2+ stört den Nachweis von Ba 2+) wird das Sediment direkt auf dem Filter vorsichtig mit 0,5-10 ml (je nach Größe des Sediments) behandelt ) einer heißen Lösung von Ammoniumacetat 1, wobei PbSO 4 vollständig aufgelöst wird;

Qualitative Erkennung

Das Filtrat wird auf Blei getestet: a) durch Reaktion mit Dithizon (HrDz)

Dithizon (Diphenylthiocarbazon) gefunden Breite Anwendung in der anorganischen Analytik. Abhängig vom pH-Wert der Umgebung in Lösungen kann Dithizon in zwei Formen vorliegen:

In der Enolform ist das Reagens in organischen Lösungsmitteln (Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff) schwer löslich. In der Ketonnon-Form löst sich Öl darin recht gut und bildet intensiv grün gefärbte Lösungen. In alkalischen Lösungen entsteht das orangefarbene HDz-Anion.

Mit vielen Metallkationen [Mn, Cr, Co, Ni, Zn, Fe(III), Tl, Cu, Cd, Ag, Pb, Bi, Hg] ergibt Dithizon intrakomplexe Salze (Dithizonate), die normalerweise in unpolaren organischen Verbindungen löslich sind. Skilösungsmittel (SHC1 3, CC1 4). Viele der intrakomplexen Verbindungen sind hell gefärbt.

und sekundäre Dithizonate:

Primäre Dithizonate werden unterschieden:

Mit allen Kationen werden primäre Dithizonate gebildet. Sekundäre Dithizonate werden nur mit wenigen Metallen (HgDz, Ag 2 Dz, CuDz usw.) gebildet. Fisher, der Dithizon in die analytische Praxis einführte (1957), schreibt ihnen folgende Struktur zu:

Wenn ein Metall sowohl primäres als auch sekundäres Dithizonat produzieren kann, hängt alles von der pH-Reaktion des Mediums ab: In einer sauren Umgebung wird primäres Dithizonat gebildet, in einer alkalischen Umgebung und in Abwesenheit eines Reagenzes wird sekundäres Dithizonat gebildet.

Sowohl die Bildung als auch die Extraktion von Dithizonaten hängen hauptsächlich vom pH-Wert des Mediums ab.

Um Blei nachzuweisen, wird die durch Behandlung des Sediments von PbS0 4 und BaS0 4 mit Ammoniumacetat erhaltene Lösung mit einer Lösung von Dithizon in Chloroform (CC1 4) geschüttelt: In Gegenwart von Pb 2 + tritt eine purpurrote Farbe auf

Die Reaktion ist hochempfindlich – 0,05 μg R 2+ in 1 ml. Die Nachweisgrenze für Pb 2+ durch diese Reaktion in Organen liegt bei 0,02 mg.

Unter den beschriebenen Bedingungen der chemisch-toxikologischen Analyse ist die Reaktion nahezu absolut spezifisch, da der Produktion von Pb(HDz) 2 die Umwandlung von Pb 2+ zu PbSO 4, also die Trennung von Pb 2+ von den meisten anderen Elementen, vorausgeht . Hauptsächlich Fe 3 + und Cr 3 + können mit PbSO 4 kopräzipitieren. Gleichzeitig hat Fe 3+ eine geringe Affinität zu Dithizon und Cr 3+ bildet mit Dithizon ungefärbte Verbindungen.

Einer der Vorteile der Reaktion ist die Möglichkeit, qualitative Analyse für Pb 2+ mit quantitativer Bestimmung zu kombinieren. In diesem Fall liegt zunächst eine purpurrote Farbe der Chloroformschicht vor

Quantifizierung (siehe Seite 302). Anschließend wird nach Messung der Farbdichte von Pb(HDz) 2 auf einem Photoelektrokolorimeter Bleidithizonat für weitere qualitative Reaktionen 60 Sekunden lang kräftig mit 0,5–2 ml (je nach Volumen und Farbintensität des Extrakts) 1 N geschüttelt. HNO 3 (oder HC1)-Lösung:

Pb(HDz) 2 >- Pb(N0 8) 2 + 2H 2 Dz

(Schicht aus organischem- (wässrig (Schicht aus organischem-

Schicht gelöster Stoffe) Schicht gelöster Stoffe

Schöpfer) Schöpfer)

Abhängig vom Volumen der wässrigen Schicht wird die Lösung durch mikrokristalline oder makrochemische Reaktionen weiter untersucht.

I. Mit einem kleinen Volumen der wässrigen Schicht (0,5 ml) wird das gesamte Volumen in 2 Teile geteilt, vorsichtig eingedampft und die Reaktionen durchgeführt: a) Es wird ein Doppelsalz aus Cäsiumiodid und Blei erhalten – CsPbl 3. Einen halben Teil des Restes mit 30 %iger Essigsäure ansäuern und mit mehreren Kristallen Kaliumjodid vermischen:

Der Lösung werden 1-2 Kristalle Cäsiumchlorid zugesetzt – nach einiger Zeit fällt ein grünlich-gelber Niederschlag aus Cäsium und Bleijodid. Unter dem Mikroskop können nadelförmige Kristalle beobachtet werden, die oft in Bündeln und Sphäroiden gesammelt sind.

Optimale Bedingungen: 30°/o Essigsäurelösung, Abwesenheit von Mineralsäuren, wenig CsCl und überschüssiges KI.

Die Empfindlichkeit der Reaktion beträgt 0,01 µg. Die Reaktion ermöglicht den Nachweis (Nachweisgrenze) von 0,015 mg Pb 2+ pro 100 g des Prüflings;

b) die Bildung von Kalium-, Kupfer- und Bleihexanitrit KrCuPb(NO 2) 6. Der zweite Teil des Rückstandes wird mit 1-2 Tropfen vermischt gesättigte Lösung Kupferacetat und vorsichtig zur Trockne eindampfen. Der Rückstand wird in 2-3 Tropfen einer 30 %igen Essigsäurelösung gelöst und mit mehreren Kristallen Kaliumnitrit versetzt. In Gegenwart von Pb 2+ erscheinen nach 5-10 Minuten KrCu Pb(NO 2) 6-Kristalle im gesamten Sichtfeld in Form schwarzer oder brauner (mit geringen Mengen an Pb 2+) Würfeln. Optimale Bedingungen: 30 %ige CH 3 COOH-Lösung, keine Mineralsäuren, überschüssiges Kaliumnitrit. Die Empfindlichkeit der Reaktion beträgt 0,03 µg. Die Nachweisgrenze für Pb 2+ in biologischem Material liegt bei 0,015 mg pro 100 g Organ.

P. Wenn das Volumen der wässrigen Schicht groß ist (2 ml oder mehr), wird sie mit Universalindikatorpapier auf pH 5,0 neutralisiert, in 4 Teile geteilt und durch Reaktionen untersucht:

a) Bildung von PbS:

Pb(N0 3) 2 + H 2 S = PbSJ + 2HN0 3.

Der Niederschlag löst sich nicht in verdünnter Schwefel- und Salzsäure, sondern in verdünnter Salpetersäure unter Freisetzung von Stickoxiden und elementarem Schwefel:

3PbS + 8HNO 3 = 3Pb(NO 3) 2 + 2NO + 3S + 4H 2 O;

b) Bildung von PbS0 4:

Pb(OCOCH 3) 2 + H 2 SO 4 = PbSO 4 | + 2CH 3 COOH

Bleisulfat ist in Wasser schwer löslich (1:22.800 bei 15°); in verdünnter Schwefelsäure ist seine Löslichkeit noch geringer; es ist in Alkohol praktisch unlöslich; Es löst sich deutlich in Salpetersäure und noch besser in Salzsäure, insbesondere beim Erhitzen:

Bei Zugabe von Wasser fällt erneut Bleisulfat aus.

Bleisulfat-Niederschlag löst sich in Lösungen von Natronlauge, Ätzkalium, Acetat und Ammoniumtartrat (Unterschied zu Bariumsulfat und Strontiumsulfat):

Beim Auflösen in Ammoniumtartrat entsteht Pb 2 0(C 4 H 4 0 6) 2.

c) Bildung von PbCr0 4; unlöslich in Essigsäure, aber
löslich in Mineralsäuren und Ätzalkalien:

2Pb(OSOCN 3) 3 + K 2 Cr 2 0 7 + HON - 2CH 3 COOK + 2PbSiu 4 + 2CH 3 COOH.

d) Der vierte Teil wird anhand mikrochemischer Reaktionen untersucht
Erhalten von CsPbl 3 und K2CuPb(N0 2)e.

Die quantitative Bestimmung von Pb 2+ nach seiner Isolierung in Form von Bleisulfat ist mit mehreren Methoden möglich:

a) Dichromat und odometrisch basierend auf dem Überschuss an Dichromat, der nicht mit Pb 2+ reagiert hat. Die Definition basiert auf folgenden Reaktionen:

Die dichromatiodometrische Bestimmungsmethode liefert gute Ergebnisse (93 % mit einem durchschnittlichen relativen Fehler von 1,4 %) bei einem Gehalt von 2 bis 100 mg Blei pro 100 g Organ. Bei Bleimengen unter 2 mg (Bestimmungsgrenze) ist die Methode unzuverlässig. Beispielsweise werden bei Anwesenheit von 1 mg Pb 2+ in 100 g Organ durchschnittlich nur 37 % ermittelt;

b) Extraktion von Aktionsfotometern und H E S K und durch Diti-Zonierung von Blei. Die Methode basiert auf der oben genannten sensiblen und eher spezifischen Reaktion:

Pb(OSOCN 3) 2 4- 2H a Dz (bei pH 7-10) - Pb(HDz) a + 2CH 3 COOH.

Das resultierende Dithizonat wird mit Chloroform bei einem pH-Wert über 7,0 extrahiert, bis die Extraktion von Pb 2+ abgeschlossen ist. Die Extrakte werden vereinigt, mit einer KCN-Lösung in Gegenwart von NH 4 OH gewaschen, abgesetzt, das Volumen gemessen und anschließend die Farbdichte des Chloroformextrakts mittels FEC bei einer Gesamtlänge von 520 nm in einer Küvette mit bestimmt Absorbierende Schichtdicke von 1 cm. Chloroform dient als Referenzlösung. Das Biergesetz wird im Bereich von 0,0001 – 0,005 mg/ml eingehalten.

c) komplexometrisch, was vielen zweiwertigen und einigen dreiwertigen Kationen gemeinsam ist.

Das Prinzip der komplexometrischen Titration besteht darin, dass der Testlösung, die ein bestimmtes Kation bei einem genau definierten pH-Wert enthält, eine kleine Menge des entsprechenden Indikators zugesetzt wird – ein gut wasserlöslicher Farbstoff komplexe Verbindung Indikator mit einem Kation. Bei der Titration mit Trilon B (Komplex III), dem Dinatriumsalz der Ethylendiamintetraessigsäure, wird der Komplex des Kations mit dem Indikator zerstört, da Trilon B mit dem zu bestimmenden Kation einen stabileren Komplex bildet. Am entsprechenden Punkt wird ein freier Indikator freigesetzt, der die Lösung bei einem gegebenen pH-Wert des Mediums in der für den Indikator charakteristischen Farbe färbt.

Die meisten Kationen werden in einem alkalischen Medium bestimmt, wofür ein Ammoniakpuffer (eine Mischung aus Ammoniak und Ammoniumchlorid) in die titrierte Lösung eingebracht wird.

Die Bestimmung von Pb 2+ (oder einem anderen zweiwertigen Kation) basiert auf den folgenden Reaktionen:

A. N. Krylova empfiehlt die Rücktitration von Trilon B zur Bestimmung von Pb 2+ (wird zur Bestimmung von Kationen verwendet, die mit NH 4 OH-Lösung reagieren). Der Kern der Methode ist wie folgt: Die Testlösung wird mit Wasser auf 100-150 ml verdünnt und mit einem Überschuss von 0,01 N vermischt. Lösung von Trilon B. 10 ml Ammoniumchloridpuffer 2 und 0,1 - 0,2 g trockenes Zriochromschwarz T (Mischung mit NaCl 1:200). Der überschüssige Strom von Trilon B wird mit 0,01 N titriert. Lösung von ZnCl 2 bis sich die blau-blaue Farbe in rot-violett ändert. 96 % werden mit einem durchschnittlichen relativen Fehler von 6,2 % bei 1 mg Pb 2+ pro 100 g Organ bestimmt; 97 % mit einem durchschnittlichen relativen Fehler von 27 % bei 10 mg. Die Bestimmungsgrenze liegt bei 0,5 mg Pb 2+ pro 100 g Organ.

Toxikologische Bedeutung. Die toxikologische Bedeutung von Blei wird durch die toxischen Eigenschaften des metallischen Bleis, seiner Salze und einiger Derivate sowie deren vielfältige Verwendung in Industrie und Alltag bestimmt.

Besonders gefährlich im Zusammenhang mit einer Bleivergiftung sind der Abbau von Bleierzen, die Bleiverhüttung, die Herstellung von Batterien und Bleifarben [Bleiweiß 2PbCO 3 .Pb(OH) 2 und rotes Blei Pb 3 O 4], die in der UdSSR verwendet werden beschränkt sich nur auf das Lackieren von Schiffen und Brücken, Verzinnen, Löten, Verwendung von Bleiglasur PbSi0 3 usw. Bei unzureichendem Arbeitsschutz sind Industrievergiftungen möglich.

In einer Reihe von Fällen waren minderwertige verzinnte, emaillierte Porzellanerde und mit Glasur überzogene Steingutquellen Haushaltsvergiftungen.

Es sind auch Fälle von Bleivergiftungen durch Trinkwasser (Bleirohre), in Bleipapier eingewickelten Schnupftabak, nach einer Schusswunde usw. bekannt. Auch Vergiftungen mit Bleisalzen und Tetraethylblei sind bekannt.

Blei ist ein protoplasmatisches Gift, das vor allem Veränderungen im Nervengewebe, im Blut und in den Blutgefäßen verursacht. Die Toxizität von Bleiverbindungen hängt größtenteils mit ihrer Löslichkeit im Magensaft und anderen Körperflüssigkeiten zusammen. Eine chronische Bleivergiftung ergibt ein charakteristisches Krankheitsbild. Die tödliche Dosis verschiedener Bleiverbindungen ist nicht gleich. Kinder reagieren darauf besonders empfindlich. Blei ist kein biologisches Element, kommt aber meist in Wasser und Nahrung vor und gelangt von dort in den Körper. Eine Person, die nicht mit Blei arbeitet, nimmt 0,05-2 g Blei pro Tag auf (durchschnittlich 0,3 mg), wie N.V. Lazarev betont. Bleiverbindungen können sich im Knochengewebe, in der Leber und in den Nieren anreichern. Etwa 10 % davon werden vom Körper aufgenommen, der Rest wird über den Kot ausgeschieden. Blei lagert sich in der Leber und den Röhrenknochen ab, etwas weniger in den flachen Knochen. In anderen Organen wird es in geringen Mengen abgelagert. Daher besteht die Möglichkeit, Blei in den inneren Organen der Leichen von Menschen nachzuweisen, die aus anderen Gründen gestorben sind, und die Notwendigkeit, es zu quantifizieren, wenn die Ergebnisse einer qualitativen Analyse positiv sind.

Der natürliche Bleigehalt (nach A. O. Voinara, in Milligramm pro 100 g Organ) in der Leber beträgt 0,130; in der Niere 0,027; in Röhrenknochen 1,88; im Magen und Darm 0,022 bzw. 0,023.

Pflanzen, die auf dem Schulhof und in der Umgebung wachsen, sind merklich deprimiert und sehen bedauerlich aus.

Wir gehen davon aus, dass als einer der Gründe für diese Phänomene die Anreicherung von Schwermetallionen und Säureanionen im Boden des Schulhofes angesehen werden kann. Die Verschmutzung erfolgt hauptsächlich über die Atmosphäre; Aerosole, Dämpfe, Staub, Ruß und lösliche Stoffe, die mit Regen und Schnee eingebracht werden, setzen sich auf der Bodenoberfläche ab. Schadstoffe stammen aus den Schornsteinen von Diesellokomotiven und Autos. Alle Bodenschadstoffe sind Teil der Nahrungskette und gelangen mit der Nahrung oder dem Wasser in den Magen-Darm-Trakt des Menschen. Der menschliche Körper wird von Umweltfaktoren beeinflusst. In der Nähe von Heizräumen, Eisenbahnnetze, bedient von Diesellokomotiven, die mit Heizöl betrieben werden, ist bei einem großen Strom von Fahrzeugen, die mit schwefelhaltigem Dieselkraftstoff betrieben werden, mit einem erhöhten Gehalt an Schwermetallverbindungen zu rechnen.

In Groß Sowjetische Enzyklopädie Folgende Definition wird gegeben:

Schwermetalle sind Gruppen von Metallen, einschließlich Cu, Ni, Co, Pb, Sn, Zn, Cd, Bi, Sb, Hg. Schwermetalle werden sowohl in elementarem Zustand als auch in Form verschiedener Legierungen mit anderen Metallen eingesetzt.

In Dahls Wörterbuch:

Schwer Metalle - Metalle mit einem hohen spezifischen Gewicht, zum Beispiel: Kupfer, Blei, Zink, Zinn.

Daher widme ich meine Arbeit der Bestimmung des Gehalts an Schwermetallen und Säureanionen im Boden und Schnee des Schulhofes sowie der Aufklärung des Einflusses von Schwermetallionen auf das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzen.

Theoretischer Teil

Blei gelangt in die Umwelt natürliche Quellen. Dies sind Winderosion des Bodens, vulkanische Aktivität und Waldbrände. Der Haupteintrag erfolgt jedoch aus anthropogenen Quellen: Haus- und Industriemüll, Kraftfahrzeuge, Luft-, Raketen- und Raumfahrttechnik sowie Jagd, wodurch jährlich bis zu 1.400 Tonnen Bleischrot in die Umwelt gelangen.

Blei dringt leicht in den Boden ein und reichert sich in Pflanzen an. Diese Pflanzen sind in die trophische Kette eingebunden, was zu einer Erhöhung der Konzentration dieses Elements führt. Der Mensch ist als letztes Glied in der Nahrungskette durch die toxische Wirkung von Blei am stärksten gefährdet. In der Literatur fanden wir keine Beschreibung der Wirkung von Blei auf das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzen.

Bleiquellen im menschlichen Körper

Organische Bleiverbindungen gelangen über die Haut und Schleimhäute mit Nahrung und Wasser in den menschlichen Körper, anorganische Bleiverbindungen (z. B. in Abgasen enthalten) – über die Atemwege und den Verdauungstrakt.

1, Mehr als die Hälfte des gesamten Bleis, das in den Körper gelangt, stammt aus der Luft. Jeden Tag atmet ein Stadtbewohner 20 m Luft ein, die 2 * 10 mg/mg Blei enthält.

Der Kraftverkehr verursacht erhebliche Schäden. Rasantes Wachstum der Zahl der Autos in letzten Jahren hat dazu geführt, dass in einigen Städten, in denen es keine Anreicherungs- oder Hüttenwerke gibt, bis zu 8.000 Tonnen Blei pro Jahr in die Luft gelangen, was den zulässigen Wert überschreitet.

Bei täglicher Nahrungsaufnahme gelangen 0,06–0,5 mg Blei in den Körper. In Produkten pflanzlichen und tierischen Ursprungs liegt der natürliche Bleigehalt nicht über 0,5-1,0 mg/kg. Es kommt in großen Mengen in Raubfischen wie Thunfisch (bis zu 2,0 mg/kg), Weichtieren und Krebstieren (bis zu 10 mg/kg) vor. Giftige Bleidosis -1 mg, tödlich -10 g.

Viel Blei rein Lebensmittel, entlang von Autobahnen gewachsen. Blei entsteht bei der Verbrennung von bleihaltigem Benzin (Benzin mit Tetraethylblei) und dringt leicht in den Boden ein. Um die Motorleistung zu verbessern, werden dem Benzin Bleiverbindungen zugesetzt.

Absorbiertes Blei dringt in das Blut ein und verteilt sich in Knochen (bis zu 90 %) und Weichgewebe (Leber, Nieren, Gehirn) sowie in Haaren, Nägeln und Zähnen. Blei wird aktiver aufgenommen, wenn im Körper ein Mangel an Eisen-, Kalzium- und Zinkverbindungen vorliegt und wenn eine erhöhte Aufnahme von Vitamin D vorliegt.

Der Hauptwirkungsmechanismus von Blei auf den Körper besteht darin, dass es Enzyme blockiert, die an der Hämoglobinsynthese beteiligt sind, wodurch rote Blutkörperchen keinen Sauerstoff transportieren können, es zu Anämie und chronischem Sauerstoffmangel kommt.

Eine Bleivergiftung ist in ihren Erscheinungsformen sehr unterschiedlich und umfasst geistige Unruhe, Angstzustände, Albträume, Halluzinationen, Gedächtnisstörungen und geistige Beeinträchtigungen mit Symptomen des Persönlichkeitsverfalls. Neurologische Störungen bei Kindern sind sehr gefährlich - Hyperaktivität, Leistungsabfall geistige Entwicklung, verminderte Lernleistung. Eine Vergiftung mit Blei und seinen Salzen führt zu Zahnfleischschäden, Darmbeschwerden und Nierenerkrankungen. Bleiverbindungen sind krebserregend und genotoxisch – sie können Mutationen verursachen, indem sie die Tertiärstruktur und die Funktionen der DNA-Synthese und Reparaturenzyme stören.

Laut offizieller Statistik steht Blei an erster Stelle unter den berufsbedingten Vergiftungen.

Es ist nahezu unmöglich, die Menge der Bleiemissionen von Automotoren in die Atmosphäre genauer zu bestimmen, da die Menge der Emissionen von vielen Faktoren abhängt, die schwer zu berücksichtigen sind.

Um die Bleibelastung zu verringern, ist es notwendig, den Einsatz von bleihaltigem Benzin zu reduzieren, da dieses Benzin die Quelle von Bleiemissionen in die Atmosphäre ist. Es ist auch notwendig, eine Reihe von Installationen zu schaffen, die Blei zurückhalten, d. h. die Menge an Blei, die sich in diesen Installationen ablagert. Jede Art von Vegetation ist eine natürliche Anlage.

Selbst die Schaffung geringfügiger Barrieren würde den Grad der Bleivergiftung der Bevölkerung unseres Planeten nicht wesentlich verringern.

Derzeit ist es schwierig, einen Industriebereich zu finden, in dem Kupfer, seine Legierungen oder Verbindungen verwendet werden. Wärmetauscher, Vakuumgeräte, Rohrleitungen und elektrische Leitungen bestehen aus Kupfer. Bronze, Messing, Kupfer-Nickel und andere Kupferlegierungen werden als Konstruktionswerkstoffe, reibungsarme, korrosionsbeständige, thermisch und elektrisch gut leitende Werkstoffe im Maschinenbau, Schiffbau und der Luftfahrtindustrie eingesetzt. Kupferoxide werden bei der Herstellung von Glas und Emaille verwendet, Kupfer(II)sulfat wird in der Galvanisierung, Holzkonservierung, Farbenherstellung und Erzaufbereitung eingesetzt. Kupferoxid-Katalysatoren werden zur Gasreinigung eingesetzt, Kupfer(II)-chlorid und -nitrat werden in der Pyrotechnik eingesetzt. Viele Kupferverbindungen sind Pestizide oder Düngemittel und werden daher häufig in der Landwirtschaft eingesetzt.

Bei der Analyse der Auswirkungen von Kupfer in der Umwelt auf lebende Organismen muss der Umfang der Verwendung von Kupfer und seinen Verbindungen berücksichtigt werden. Der Einfluss von Kupfer auf lebende Organismen ist nicht eindeutig, da es einerseits ein wichtiges Spurenelement ist, das an Stoffwechselprozessen beteiligt ist, und andererseits seine Verbindungen (in hohen Konzentrationen) toxisch sind. Eine ausgeprägte Fähigkeit zur Komplexbildung, Wechselwirkung mit Sauerstoff und die Anfälligkeit für reversible Reduktion sind die Eigenschaften von Kupfer, die seine biologische Rolle in lebenden Zellen bestimmen.

Ein zu hoher Kupfergehalt ist zudem giftig für Pflanzen. Bei einer Kupfervergiftung verändert sich die Farbe der Blätter in Rot und Braunbraun, was auf die Zerstörung von Chlorophyll hinweist. Darüber hinaus kommt es zu Wachstumshemmungen und Entwicklungsverzögerungen.

Biologische Funktionen von Kupfer

Ist Bestandteil 11 Enzyme.

Notwendig für die Bildung von Hämoglobin, da es Eisen aktiviert, das sich in der Leber ansammelt, andernfalls kann es nicht an der Bildung von Hämoglobin teilnehmen. Stimuliert die hämatopoetische Funktion des Knochenmarks.

Notwendig für den ordnungsgemäßen Stoffwechsel der Vitamine B, A, C, E, P

Es hat eine insulinähnliche Wirkung und beeinflusst den Energiestoffwechsel.

Ein erheblicher Teil davon ist für Wachstums- und Entwicklungsprozesse notwendig und wird vom Fötus während der intrauterinen Entwicklung aus dem Körper der Mutter aufgenommen.

Die Reaktion des Körpers auf Kupfermangel und -überschuss

Ein Mangel an Kupfer führt zur Zerstörung von Blutgefäßen, zu Erkrankungen des Skelettsystems und zum Auftreten von Tumorerkrankungen. Die Entfernung von Kupfer aus dem Bindegewebe führt zur Krankheit Lupus erythematodes.

Überschüssiges Kupfer in verschiedenen Geweben führt zu schweren und oft irreversiblen Erkrankungen. Die Anreicherung von Kupfer in Leber und Gehirn führt zum Morbus Wilson (hepatozerebrale Dystrophie).

Wirkung auf den Körper: Bei Eisenmangel beginnt man schnell müde zu werden, es treten Kopfschmerzen auf und es kommt zu schlechter Laune.

EINFLUSS DES SAUREN REGENS AUF DIE LEBENDE NATUR.

Regenwasser, das durch Kondensation von Wasserdampf entsteht, muss neutral reagieren, d. h. pH = 7 (der pH-Wert ist ein Indikator für den Säuregehalt). Regenwasser löst Kohlendioxid und säuert leicht an (pH = 5,6-5,7). Und durch die Aufnahme der aus Schwefel- und Stickstoffdioxiden gebildeten Säuren wird der Regen spürbar sauer.

Böden und Pflanzen leiden unter saurem Regen: Die Produktivität des Bodens nimmt ab, die Nährstoffversorgung nimmt ab und die Zusammensetzung der Bodenmikroorganismen verändert sich. Saurer Regen verursacht enorme Schäden in den Wäldern. Wenn der pH-Wert des Wassers sinkt, kommt es zur Staunässe. Zunächst erfolgt die Hauptreaktion (pH Natürliches Wasser etwa 8) aufgrund seiner natürlichen Puffereigenschaften – der Fähigkeit, einströmende Säure zu neutralisieren. Allerdings sind die Möglichkeiten von Puffersystemen nicht unbegrenzt. Nach und nach beginnt das Wasser im Stausee zu versauern, was zu irreversiblen Prozessen darin führt: Plankton, Weichtiere und Fische sterben, einige Algenarten verschwinden, es entwickeln sich schnell säureliebende Moose, Pilze und Fadenalgen, es entsteht Land-Sphagnummoos , und der Stausee wird überflutet. Der Tod der Bewohner des Stausees wird weniger durch die Versauerung als vielmehr durch die dadurch verursachten Prozesse verursacht: Abnahme des Gehalts an Kalziumionen, Auswaschung (Extraktion) giftiger Schwermetallionen aus Bodensedimenten, Sauerstoffmangel, Mangel an anaerobe Prozesse, die Bildung von Methan, Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid.

Ziele Forschungsarbeit:

1. Bestimmen Sie den Schwermetallgehalt im Boden und Schnee auf dem Schulhof.

2. Bestimmen Sie den Gehalt an Anionen im Boden und Schnee auf dem Schulhof.

Forschungsschwerpunkte:

Führen Sie eine qualitative Bestimmung chemischer Elemente in Boden und Schnee durch;

2) Bestimmen Sie den Gehalt an Schwermetallen in Schnee und Boden mittels Dünnschichtchromatographie.

3) Bestimmen Sie den Gehalt an Säureanionen in Boden und Schnee.

Möglichkeiten zur Lösung dieser Probleme:

Das ganze Jahr über wurden Untersuchungen von Schnee- und Bodenproben durchgeführt: Bodenproben im September und Schneeproben im Januar 2007 und Januar 2008.

Phasen der Forschungsarbeit:

1. Qualitative Definition Schwermetalle in Schnee und Boden.

2. Bestimmung von Schwermetallen in Schnee und Boden mittels Chromatographie.

3. Bestimmung von Säureanionen in Boden und Schnee.

4. Untersuchung des Einflusses von Schwermetallionen auf das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzen.

Studienbereiche:

Sportplatz im Schulhof.

Ein Landstreifen entlang einer Autobahn.

Bereich des neuen Aufzugs in der Steppenzone

Versuchsstufe Nr. 1.

Thema: Qualitative Bestimmung von Schwermetallionen in Schnee und Boden.

Ziel: Durchführen qualitative Reaktionen für Ionen: Pb2+, Fe3+, Cr +6, Cu2+, Mn2+.

Schwermetalle gelangen hauptsächlich aus der Atmosphäre mit Emissionen von Industrieunternehmen in den Boden und Blei – aus Autoabgasen. Die typischsten Schwermetalle sind Blei, Cadmium, Quecksilber, Zink, Molybdän, Nickel, Kobalt, Zinn, Titan, Kupfer, Vanadium. Schwermetalle „fallen“ aus der Atmosphäre in den Boden, meist in Form von Oxiden, wo sie sich nach und nach auflösen und sich in Hydroxide, Carbonate oder in Form austauschbarer Kationen umwandeln.

Über den Grad der Umweltgefahr Chemikalien, die auf unterschiedliche Weise in den Boden gelangen, werden in 3 Klassen eingeteilt:

1- Cadmium, Quecksilber, Blei, Zink, Fluor, Arsen, Selen;

2- Kobalt, Molybdän, Bor, Kupfer, Nickel, Antimon;

3 - Wolfram, Mangan, Vanadium, Strontium.

Definition chemische Zusammensetzung Bodenuntersuchungen beginnen meist mit der Analyse wässriger Bodenextrakte, da gut lösliche Bodenverbindungen vor allem von Pflanzen aufgenommen werden. Übermäßige Mengen an löslichen Salzen (mehr als 0,2 Gew.-% des trockenen Bodens) führen zu einer erhöhten Ionenkonzentration in der Bodenlösung, was die Fruchtbarkeit des Bodens und seinen ökologischen Zustand verringert.

Arbeitsschritte:

Boden für die Analyse vorbereiten;

Herstellung von Wasserextrakt; qualitative Bestimmung chemischer Elemente in Boden und Wasser.

Die Vorbereitung des Bodens für die Analyse besteht aus dem Mahlen des Materials, dem Entfernen von Fremdverunreinigungen, dem Sieben durch ein Sieb mit einem Lochdurchmesser von 1 mm und dem Reduzieren auf eine kleine Masse. Um die Stichprobe zu reduzieren, werden unterschiedliche Methoden eingesetzt. Eine davon ist die Viertelungsmethode. Das zerkleinerte Material wurde gründlich gemischt, in einer gleichmäßigen dünnen Schicht in Form eines Quadrats oder Kreises verteilt und in vier Sektoren aufgeteilt. Der Inhalt zweier gegenüberliegender Sektoren wurde verworfen und die verbleibenden beiden wurden zusammengefügt.

Wässriger Bodenextrakt wird am häufigsten zur Bestimmung wasserlöslicher Verbindungen sowie zur Bestimmung des tatsächlichen Säuregehalts des Bodens verwendet.

Zur Herstellung wurden 20 g lufttrockener, gesiebter Erde in einen 100-ml-Kolben gegeben, 50 ml destilliertes Wasser hinzugefügt, 5 – 10 Minuten geschüttelt und filtriert. Die Ergebnisse der Arbeit zeigten, dass der Wasserextrakt des Bodens Schwermetallkationen enthält.

Blei-Ionen-Detektion

Qualitative Bestimmung mit Natriumrhodizonat.

Tragen Sie einige Tropfen der Testlösung auf ein Blatt Filterpapier auf und geben Sie 1 Tropfen frisch zubereitete 0,2 %ige Natriumrhodizonatlösung hinzu. In Gegenwart von Bleiionen bildet sich ein blauer Fleck oder Ring. Bei Zugabe von 1 Tropfen Pufferlösung wechselt die blaue Farbe zu Rot. Die Reaktion ist sehr empfindlich: minimal nachweisbar 0,1 µg

Quantitative Bestimmung mit Kaliumdichromat.

Dichromat- und Chromationen bilden mit Bleiionen schwerlösliches Bleichromat gelbe Farbe. 0,5-1 Liter analysiertes Wasser auf ein Volumen von 10 ml eindampfen. Fügen Sie der resultierenden Probe 5 ml Salpetersäurelösung (1:2) hinzu. 15 Minuten im Wasserbad erhitzen. , filtrieren und in einer Porzellantasse verdampfen. Zum trockenen Rückstand 2 ml 0,5 %ige Natriumacetatlösung und 8 ml destilliertes Wasser hinzufügen. Mischen Sie die Lösung und filtern Sie sie in ein Reagenzglas. Bereiten Sie eine Standardwaage vor.

Nachweis von Eisenionen.

Maximal zulässige Konzentration des Gesamteisens im Wasser von Stauseen und Wasser trinken 0,3 mg/l, organoleptisch begrenzender Gefahrenindikator.

Allgemeines Eisen.

Geben Sie 10 ml des Testwassers in ein Reagenzglas, geben Sie 1 Tropfen konzentrierte Salpetersäure, einige Tropfen Wasserstoffperoxidlösung und etwa 0,5 ml Kaliumthiocyanatlösung hinzu. Bei einem Eisengehalt von 0,1 mg/l erscheint eine rosa Farbe, bei einem höheren Eisengehalt erscheint eine rote Farbe.

Eisen(II).

Kaliumhexacyanoferrat (III) bildet in saurer Umgebung (pH ~ 3) mit dem Fe~-Kation einen dunkelblauen Turnboule-Blau-Niederschlag:

Zu 1 ml Testwasser 2-3 Tropfen Schwefelsäurelösung und 2-3 Tropfen Reagenzlösung hinzufügen.

Eisen(III).

1. Kaliumhexacyanoferrat (II) in leicht saurem Medium mit einem Kation

Fe bildet einen dunkelblauen preußischblauen Niederschlag:

1-2 Tropfen Lösung zu 1 ml Testwasser geben Salzsäure und 2 Tropfen Reagenzlösung.

2. Ammonium- oder Kaliumthiocyanat KSCN entsteht im sauren Milieu mit blutrot gefärbtem Eisenthiocyanat. Abhängig von der Konzentration des Thiocyanations können sich Komplexe unterschiedlicher Zusammensetzung bilden:

Zu 1 ml Testwasser 2-3 Tropfen Salzsäurelösung und 2-3 Tropfen Reagenzlösung hinzufügen.

Nachweis von Manganionen

Die maximal zulässige Mangankonzentration im Lagerstättenwasser beträgt 0,1 mg/l, der organoleptisch begrenzende Gefahrenindikator.

Hochwertige Erkennung.

Geben Sie 25 ml des zu untersuchenden Wassers in den Kolben, säuern Sie es mit einigen Tropfen 25 %iger Salpetersäure an und geben Sie tropfenweise eine 2 %ige Silbernitratlösung hinzu, bis die Trübung anhält. Dann 0,5 g Ammoniumpersulfat oder mehrere Kristalle Bleidioxid hinzufügen und zum Kochen bringen. Bei Anwesenheit von Mangan ab einer Konzentration von 0,1 mg/l erscheint eine blassrosa Farbe:

2 Mn2++5 PbO2+4H MnO4+5 Pb2++2H2O

Nachweis von Kupferionen

Die maximal zulässige Kupferkonzentration im Wasser beträgt 0,1 mg/l, der organoleptisch begrenzende Gefahrenindikator.

Qualitative Erkennung

Erster Weg.

Geben Sie 3-5 ml des zu untersuchenden Wassers in einen Porzellanbecher, verdampfen Sie es vorsichtig bis zur Trockne und tragen Sie einen Tropfen konzentrierte Ammoniaklösung auf den Randbereich des Flecks auf. Das Erscheinen einer intensiven blauen oder violetten Farbe weist auf das Vorhandensein von Cu+ hin:

Zweiter Weg.

Schütteln Sie 5–10 ml des Testwassers in einem Zylinder mit einer kleinen Menge (10–20 mg) Adsorptionsmittel – Calciumfluorid oder Talk. Im Wasser vorhandene Kupferionen (11) werden an seiner Oberfläche adsorbiert. Trennen Sie den Bodensatz, indem Sie das Wasser vorsichtig abtropfen lassen und stellen Sie ihn auf ein Uhrglas oder in eine Aussparung auf einem Porzellanteller. Tragen Sie zum Vergleich einen Tropfen destilliertes Wasser in der Nähe auf („Leerversuch“). Geben Sie gleichzeitig einen Tropfen Eisen(III)-chlorid-Lösung und einen Tropfen 0,2 M Natriumthiosulfat-Lösung zum Testsediment und Wasser, mischen Sie mit einem Glasstab und vergleichen Sie die Verfärbungsrate beider Proben.

Im „Leerexperiment“ wird in Gegenwart von Kupferionen, die die Rolle eines Katalysators spielen, eine langsame Verfärbung des intensiv violett gefärbten Komplexanions beobachtet; die violette Lösung verfärbt sich augenblicklich. Die Ergebnisse der Arbeit zeigten, dass der Bodenwasserextrakt Metallionen enthält.

Versuchsstufe Nr. 2.

Thema: Bestimmung von Schwermetallen in Schnee und Boden mittels Chromatographie.

Zweck: Bestätigung des Schwermetallgehalts mittels Chromatographie.

Diese Untersuchungen wurden mittels Dünnschichtchromatographie durchgeführt. Im Januar habe ich eine qualitative Analyse der Schneedecke durchgeführt, deren Zusammensetzung hinsichtlich des Gehalts an Schwermetallionen dem Wasserextrakt des Bodens entspricht.

Denn die Schneedecke sammelt fast alle Stoffe, die in die Atmosphäre gelangen. In diesem Zusammenhang kann Schnee als eine Art Indikator für die Luftreinheit angesehen werden. Schnee ist einer der aussagekräftigsten und bequemsten Indikatoren für Luftverschmutzung. Sein Staubgehalt wird durch natürliche Faktoren und besondere Windverhältnisse beeinflusst. Der Schnee muss über die gesamte Tiefe seiner Ablagerung in Glasgefäßen (bequemer sind Drei-Liter-Gefäße) entnommen werden. Unmittelbar nach dem Schmelzen der Probe, wenn die Temperatur des Schmelzwassers der Raumtemperatur entspricht, wird sie analysiert.

Experimentelle Technik

Für Forschungszwecke entnehmen wir Schneeproben aus der gesamten Tiefe der Schneedecke. Den Schnee schmelzen, mit Salpetersäure ansäuern und von 1 Liter auf 5 ml eindampfen. Wir entnehmen Bodenproben bis zu einer Tiefe von 10 cm, da sich Schwermetalle im oberen Bodenhorizont ansammeln. Trockener zerkleinerter Boden mit einem Gewicht von 10 g wird mit 50 ml 1 M Salpetersäurelösung gegossen und einen Tag stehen gelassen, dann wird die Mischung filtriert und das Filtrat auf 3 ml eingedampft. Der Kern der TLC-Methode besteht darin, komplexe Stoffgemische aufgrund unterschiedlicher Sorptionsfähigkeiten in einer dünnen Sorptionsmittelschicht in einzelne Verbindungen aufzutrennen. Dazu verwenden wir Silfol-Platten, eine auf Aluminiumfolie aufgetragene feste Schicht aus Kieselgel mit Stärke. Auf einer ausgeschnittenen Platte mit den Maßen 3 x 7 cm markieren wir eine Startlinie, auf die wir die zu analysierende Mischung auftragen und mittels Kapillaren einen Zeugen ( Wasserlösung Salze des entsprechenden Metalls). Dann legen wir diese Platte in ein Glas mit einem Lösungsmittel (n-Butanol, destilliertes Wasser unter Zusatz von Essigsäure, bis sich der pH-Wert im System eingestellt hat). Unter Einwirkung von Kapillarkräften steigt das Lösungsmittel in der Sorbensschicht auf und trägt die analysierten Substanzen mit sich, während diese sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen und in der Sorbensschicht getrennt werden. Nach 15–20 Minuten, wenn das Lösungsmittel die Ziellinie erreicht, entfernen Sie das Chromatogramm.

Um Metallionen nachzuweisen, besprühen wir das Chromatogramm aus einer Sprühflasche mit Lösungen von Reagenzien, die Farbreaktionen hervorrufen; um Ionen nachzuweisen, führen wir eine Reaktion mit einer Kaliumiodidlösung durch; Ionen - eine Lösung von Kaliumhexacyanoferrat (II); Ionen - eine Lösung von 1,5-Diphenylcarbazid. In diesem Fall erscheinen farbige Flecken (gelb, preußischblau bzw. rosa). Anhand der Höhe des Flecks im Chromatogramm führen wir einen quantitativen Vergleich der analysierten Schwermetallionen durch.

Pb2+ Fe3+ Cr2O72- Cu2+ Mn2+

Schnee (Sportplatz) 2. 0 1. 6 2.1 1. 4 0. 4

Schnee (entlang der Straße) 1,7 2,4 0,01 1, 2 0, 31

Schnee (Steppenzone) 0, 5 0, 7 - 0, 2 0, 2

Untersuchungsobjekt Höhe des Flecks der analysierten Substanz im Chromatogramm, cm

Fe3+ Cr2O72 Cu2+ Mn2+

Boden (Sportplatz) 2,2 2 2,2 1,1 0,6

Boden (entlang der Straße) 1,8 1,6 1,3 1,1 0,6

Boden (Steppenzone) 0,4 0,7 0,2 0,4

Analyse von Schnee- und Bodenproben eines direkt angrenzenden Sportplatzes Eisenbahn zeigten das Vorhandensein von Bleiionen in ihnen, und die Bleikonzentration im Boden war höher als im Schnee. Dies lässt sich logischerweise dadurch erklären, dass der Schnee während der Saison Schadstoffe ansammelt und der Boden sich von Jahr zu Jahr anreichert. Der Bleigehalt im Boden hängt von der Intensität des Verkehrsflusses und den Emissionen aus Kesselhäusern ab.

Auch in der Nähe der Straße entnommene Bodenproben zeigten einen erheblichen Bleigehalt.

In Bodenproben, die in der Nähe der Straße und vom Sportplatz entnommen wurden, wurde ein erheblicher Gehalt an Chromationen und Eisenionen festgestellt. Eisenverbindungen können aus natürlichen Gründen im Boden vorhanden sein:

(Verwitterung von Gesteinen und Erosion durch Wasser). Das Vorhandensein von Eisenionen im Schnee weist jedoch auf eine vom Menschen verursachte Kontamination des Bodens mit diesem Element hin.

Als ich zu diesen Ergebnissen kam, interessierte mich die Frage: „Welche Wirkung haben Schwermetalle auf den menschlichen Körper und die Pflanzen?“

Versuchsstufe Nr. 3

Thema: Qualitative Bestimmung von Anionen im Boden

Ziel: Durchführung qualitativer Reaktionen auf das Vorhandensein von Carbonat-, Sulfat-, Chlorid- und Nitrationen im Boden

1. Herstellung eines wässrigen Extrakts.

Mahlen Sie die Bodenprobe gründlich in einem Porzellanmörser. Nehmen Sie 25 g Erde, geben Sie sie in einen 200-ml-Kolben und geben Sie 50 ml destilliertes Wasser hinzu. Den Inhalt des Kolbens gründlich schütteln und 5–10 Minuten stehen lassen. , und dann in einen 100-ml-Kolben filtrieren.

2. Herstellung von Salzsäureextrakt.

Übertragen Sie den nach dem Filtern des Wasserextrakts verbleibenden Boden in den Kolben, in dem sich die ursprüngliche Masse befindet, gießen Sie 50 mg einer 10 %igen Salzsäurelösung in den Kolben, schütteln Sie den Inhalt 30 Minuten lang und lassen Sie ihn dann 5 Minuten lang stehen.

3. Qualitative Bestimmung des Gehalts an Carbonationen in einer Bodenprobe.

Geben Sie eine kleine Menge trockener Erde in einen Porzellanbecher und pipettieren Sie ein paar Tropfen einer 10 %igen Salzsäurelösung hinein. Wenn der Boden ein Kohlensäuresalz ist, ist ein charakteristisches „Zischen“ zu beobachten – die Freisetzung von Kohlenmonoxid während der Reaktion (4). Anhand der Intensität der Gasemission lässt sich der mehr oder weniger signifikante Gehalt an Karbonaten im Boden beurteilen.

4. Qualitative Bestimmung des Gehalts an Chloridionen.

Gießen Sie 5 ml wässrigen Extrakt in ein Reagenzglas und geben Sie einige Tropfen einer 10 %igen Salpetersäurelösung und mit einer Pipette 1-2 Tropfen einer 0,1 N Silbernitratlösung hinzu. Wenn im Bodenextrakt Chloridionen in einer Menge von Zehntelprozent oder mehr vorhanden sind, bildet sich ein weißer, flockiger Niederschlag. Wenn der Gehalt an Chloridionen im Hundertstel- und Tausendstelprozentbereich liegt, bildet sich kein Niederschlag, sondern die Lösung wird trüb.

5. Qualitative Bestimmung des Gehalts an Sulfationen.

Gießen Sie 5 ml wässrigen Extrakt in ein Reagenzglas, geben Sie einige Tropfen konzentrierte Salzsäure hinzu und fügen Sie mit einer Pipette 3-3 ml einer 20 %igen Bariumchloridlösung hinzu. Befinden sich im wässrigen Extrakt Sulfate in einer Menge von mehreren Zehntel Prozent oder mehr, bildet sich ein weißer, feinkristalliner Niederschlag. Hundertstel und Tausendstel Prozent der Sulfate in einer Lösung werden durch die Trübung der Lösung bestimmt.

6. Qualitative Bestimmung von Nitrationen.

Gießen Sie 5 ml des Filtrats des wässrigen Bodenextrakts in ein Reagenzglas und geben Sie tropfenweise eine Lösung von Diphenylamin in Schwefelsäure hinzu. In Gegenwart von Nitraten verfärbt sich die Lösung blau.

Fe3+ CO32- Cl- SO42- NO3-

Sportplatz + + + + +

An der Straße + + + + +

Steppenzone + + + - -

Eine qualitative chemische Analyse der Proben zeigte das Vorhandensein verschiedener Anionen im Bodenextrakt: Chlorid, Sulfationen. Durch die Behandlung von trockenem Boden mit einer Salzsäurelösung haben wir das Vorhandensein von Carbonationen in jeder Bodenprobe festgestellt. Bei der Herstellung des Salzsäureextrakts wurde die Freisetzung von Schwefelwasserstoff festgestellt, was auf das Vorhandensein von Sulfidionen im Boden hinweist. Der Salzsäureextrakt aller Bodenproben enthält Eisensalze (2 und 3).

Es besteht kein optischer Unterschied im quantitativen Gehalt der oben genannten Anionen in den Bodenproben.

2. Qualitative Zusammensetzung von Gewässern.

Um die Penetrationswege der nachgewiesenen Kationen und Anionen in den Boden zu bestimmen, wurde versucht, eine qualitative Analyse des geschmolzenen Schneewassers auf den Gehalt derselben Ionen durchzuführen.

Zur Bestimmung hochwertige Komposition Bei Wasserproben wurden dieselben Methoden angewendet wie bei der Bestimmung des Ionengehalts im Boden. Das Vorhandensein von Ionen im Schmelzwasser kann in einer Tabelle zusammengefasst werden, die das Vorhandensein bestimmter Kationen und Anionen in den untersuchten Proben widerspiegelt.

Probennummer Vorhandensein von Ionen Chloridionen Sulfationen Eisenionen (2,3)

1 Sportplatz + - +

2 in der Nähe der Straße + - +

3. Steppenzone + + +

In fast allen Schmelzwässern, mit Ausnahme der Kontrollprobe, wurde das Vorhandensein einer geringen Menge Chloridionen festgestellt. Es ist offensichtlich, dass der Eintrag von Chloridionen in Schneegewässer mit einer „bodennahen“ Verschmutzung verbunden ist: Bodenchloride „lösen“ sich in Schneemassen und werden bei der Forschung nachgewiesen. Dies deutet darauf hin, dass der Chloridgehalt im Boden recht hoch ist.

Versuchsstufe Nr. 4.

Thema: Der Einfluss von Schwermetallionen und Säureanionen auf Pflanzen.

Zweck: Ermittlung der Wirkung von Schwermetallionen auf das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzen.

VERSUCHSDURCHFÜHRUNG

1. Vorbereitung von Material für die Forschung.

Die Körner der Getreidepflanze werden in der vollständigen Nährstoffmischung von Pryanishnikov bis zum Jugendstadium gekeimt.

2. Vorbereitung von Lösungen.

243 mg NH4NO3, 23 MgMgSO4 7H2O, 160 mg KS1, 25 mg FeC136H20, 172 mg CaHPO4 und 344 mg CaSO4 2H2O (Prianishnikovs komplette Nährstoffmischung – PPSP) werden in 5-Liter-Gläser gegeben. Anschließend werden 10 mg Kupfer(II)sulfat in das 2. und 4. Gefäß und 8 mg Bleiacetat(II) in das 3. und 5. Gefäß gegeben. In die Gläser wird Wasser (Leitungswasser, das Mikroelemente enthält) gegossen, sodass das Lösungsvolumen 1 Liter beträgt. Die Lösungen im 4. und 5. Glas werden angesäuert.

3. Durchführung eines Experiments. 13.10.04 – eingeweichter Weizen und Bohnen; 14.10.04 - der Weizen ist angeschwollen;

15.10.04 - Weizen in Reagenzgläser gegeben; die Bohnen sind geschwollen;

18.10.04 - Die Bohnen in Reagenzgläser geben.

Weizen und Bohnen wurden bis zum Jugendstadium gekeimt.

Jungpflanzen wurden in Reagenzgläser mit vorbereiteten Lösungen gegeben: 1 – PPSP (Kontrolle); 2 – PPSP + überschüssige Kupferionen; 3 - PPSP + überschüssige Bleiionen; 4 - angesäuertes PPSP

Überschüssige Kupferionen; 5 – angesäuertes PPSP + überschüssige Bleiionen.

Versuchsergebnisse

Flaschennummer Generelle Form Pflanzen Stammlänge Wurzellänge Blattlänge Blattspreitebreite

Nr. 1 Kontrolle Gut entwickelte Pflanze, 32,5 2 9 2,5

Der Stiel ist dick, die Wurzel ist gut entwickelt

Nr. 2 PPSP + überschüssige Ionen Unterdrückte Pflanze, Blätter 37 0,1 6 2

helles Kupfer, dünner Stiel

Nr. 3 PPSP+ überschüssige Ionen Gut entwickelte Pflanze, 30 7 8 2.3

Blei, der Stamm ist dick, die Wurzel ist gut entwickelt

Nr. 4 angesäuertes PPSP+ Verkümmerte Pflanze 24 - 5,5 2

überschüssige Kupferionen

Nr. 5 angesäuertes PPSP+ Unterdrückte Pflanze, Fett 27 4 7,5 2,2

Überschüssige Bleiionen bdednde, Ptebyleonkky

Das Experiment zeigte Folgendes:

1. Pflanzen, die in einer vollständigen Nährstoffmischung wachsen, entwickeln sich normal.

2. Pflanzen, die in Nährlösungen mit einem Überschuss an Schwermetallionen (Kupfer und Blei) gezüchtet werden, hinken in der Entwicklung den in PPSP gezüchteten Pflanzen hinterher, wie aus den Daten in der Tabelle hervorgeht. 1,4,5. Einige Studien haben jedoch unerwartete Ergebnisse geliefert. In Gegenwart von Bleiionen kommt es im Vergleich zu PPSP zu einem beschleunigten Wachstum von Weizenstängeln

3. Pflanzen, die in angesäuerten Lösungen wachsen, verlangsamen ihre Entwicklung stark und einige von ihnen sterben ab. Bei Pflanzen wird das Wachstum der oberirdischen Teile deutlich gehemmt, die Bildung von Seitenwurzeln wird verzögert, Wurzelhaare werden nicht gebildet, es wird Chlorose beobachtet (in einem Glas mit einer angesäuerten Mischung aus PPSP und einem Überschuss an Kupferionen): Blätter sterben ab Es wird ein Turgorverlust beobachtet, das Längenwachstum der Wurzeln und die Bildung von Wurzelhaaren werden gehemmt (in einem Gefäß mit einer angesäuerten Mischung aus PPSP und überschüssigen Bleiionen).

Abschluss

Diese Arbeit hat Forschungscharakter, da das ganze Jahr über Untersuchungen an Schnee- und Bodenproben durchgeführt wurden. Die Arbeit legt klar Ziele, Zielsetzungen, Wege zur Problemlösung und Phasen der Forschungsarbeit fest. Um möglichst zuverlässige Ergebnisse zum Gehalt an Schwermetallionen zu erhalten, habe ich Folgendes durchgeführt vergleichende Analysen: 1) qualitative Bestimmung, 2) Bestimmung mittels Dünnschichtchromatographie. Beide Methoden bestätigten den Gehalt an Schwermetallionen und Säureanionen in Schnee und Boden. Um die Wirkung von Schwermetallionen auf Pflanzenwachstum und -entwicklung aufzuzeigen, wurde ein Experiment simuliert.

Basierend auf der durchgeführten Forschung können folgende Schlussfolgerungen gezogen werden:

1. Während des Experiments wurde festgestellt, dass Salze von Schwermetallen, nämlich Blei und Kupfer, sowie eine saure Umgebung das Wachstum und die Entwicklung sowohl oberirdischer (Stängel) als auch unterirdischer (Wurzeln) Teile von Weizen und anderen Pflanzen hemmen . Dies ist auf die erhöhte Aufnahme von Schwermetallionen durch Pflanzen zurückzuführen, wenn die Nährlösung angesäuert wird. Schwermetallionen wirken in hohen Konzentrationen toxisch und führen zum Absterben der Pflanzen.

2. Eine qualitative Analyse von Boden- und Wasserproben, die im Bereich der Schule und aus angrenzenden Gebieten entnommen wurden, zeigte das Vorhandensein einer relativ großen Anzahl verschiedener Ionen: Chlorid, Sulfat, Carbonat, Sulfidionen, Eisenkationen (2 und 3).

4. Ein zu hoher Gehalt an Chloridionen im Boden und Grundwasser wirkt sich auch nachteilig auf das Pflanzenleben aus, da der Prozess der Stärkeanreicherung gestört wird.

Der Eintrag von Mineralsalzen in Boden und Wasser wird durch eine Reihe anthropogener und natürlicher Faktoren verursacht. Um die Boden- und Wasserbelastung zu verringern, sollten Sie auf eine andere Kraftstoffart umsteigen.

5. Wir sind davon überzeugt, dass das Vorhandensein von Schwermetallen im Körper einer der negativen Faktoren für die Gesundheit ist.

6. Um Schwefelverbindungen aus der Atmosphäre und Schwermetallsalze aus dem Boden aufzunehmen, ist es sinnvoll, auf dem Schulhof Pflanzen anzubauen, die diese einfangen. Nur wenige Bäume und Sträucher verfügen über solche Fähigkeiten. Wir schlagen vor, Pappeln und Kiefern in die Liste der Projekte zur Schulhofgestaltung aufzunehmen.