Поступление нефтяных углеводородов в почву наблюдается в районах нефтедобычи и нефтепереработки. Транспортировка сырой нефти и продуктов ее переработки железнодорожным, автомобильным, трубопроводным, морским транспортом также может привести к загрязнению окружающей среды в результате техногенных аварий и стихийных бедствий. Источником поступления нефтепродуктов в почвы является их механическая обработка сельскохозяйственной техникой. Станции технического обслуживания автомобилей и автозаправки приводят к превышению содержания нефтепродуктов в почвах выше фоновых значений в 4−7 раз.
Загрязнение почв нефтепродуктами сопровождается их интенсивной трансформацией морфологических и физико-химических свойств. Глубина изменения зависит от продолжительности загрязнения, состава и концентрации компонентов нефти, ландшафтно-геохимических особенностей территории и проявляется в смещении рН почвенного раствора в щелочную сторону, повышения общего содержания углерода в почве в 2−10 раз, а количества углеводородов в 10−100 раз. Существенно меняются морфологические свойства почв: усиливается кутанообразование, происходит изменение цветовых характеристик почвенного профиля в сторону преобладания серо- и темно-коричневых оттенков, ухудшается структура почвы.
Токсичность нефти объясняется присутствием летучих ароматических углеводородов (ксилол, толуол, бензол), нафталина и ряда других фракций нефти. Эти соединения легко разрушаются и удаляются из почвы. Поэтому период острого токсического действия нефти сравнительно короток. В составе нефти также содержится метан и пропан, которые окисляются соответствующими видами микроорганизмов – представителями группы аэробных грамотрицательных бактерий рода Pseudomonas, Methylococcus, Methylobacter, Methylosinus.
Чувствительными к воздействию нефти являются нитрифицирующие бактерии. В присутствии значительных количеств нефти подавляется развитие целлюлозолитических микроорганизмов. Высокую чувствительность к нефти проявляют зеленые и желтозеленые водоросли. Токсическое действие оказывает нефть и на высшие растения. Посев растений сразу после загрязнения сопровождался их гибелью. Даже через год на загрязненных нефтью участках всхожесть семян составляет менее 50%.
Почвенные беспозвоночные также угнетаются высокими дозами нефти. Так в лабораторном опыте при дозе нефти 8 л/м3 происходит угнетение всех зоологических групп, причем в первую очередь погибают крупные беспозвоночные, более устойчивы простейшие.
Разрушение нефти и нефтепродуктов происходит с участием как аэробных, так и анаэробных метанокисляющих микроорганизмов. Некоторые бактерии используют для окисления органики кислород сульфатов, при этом выделяется сероводород. Такие процессы наблюдаются на болотах, в зонах приливов и отливов, в устьях рек, в некоторых почвах, где содержится большое количество органических веществ, в том числе углеводородов нефти.
Сероводород (H2S) − бесцветный газ, растворим в воде и органических растворителях, является сильным восстановителем. Водный раствор сероводорода имеет кислую реакцию, и является слабой кислотой. Предельно-допустимая концентрация сероводорода составляет 0,4 мг/кг почвы. Методика предназначена для определения содержания сероводорода в почвах и местах с постоянным загрязнением нефтепродуктами, особенно в прибрежной почве рек и других водоемах, куда сбрасываются нефтесодержащие сточные воды, почве станций технического обслуживания автомобилей, автозаправок, на обочинах дорог.
Определение основано на окислении сероводорода йодом, выделяющимся при взаимодействии йодида калия (KI) с перманганатом калия (KMnO4) в кислой среде. Нижний предел обнаружения составляет 0,32 мг/кг почвы. Измеряемые концентрации 0,32−2300 мг/кг.
Цель работы: углубить представления о причинах загрязнения почвы нефтепродуктами, освоить метод определения нефтепродуктов в образцах почв, оценить уровень их загрязнения (сильно загрязненные, средне загрязненные, слабозагрязненные), сделать вывод о последствиях данного загрязнения для изучаемой экосистемы.
Оборудование и реактивы: почва, загрязненная нефтепродуктами; аппарат для встряхивания; бумага фильтровальная, колба коническая на 200 мл с пробкой, пипетки на 1 мл; бюретки для титрования; воронка; бюкс; сушильный шкаф; эксикатор с осушителем (безводный хлорид кальция); универсальная индикаторная бумага; калий перманганат KMnO4, х.ч., 0,01 М раствор; натрий тиосульфат Na2S2O3, 0,005 М раствор; серная кислота H2SO4, пл. 1,84 г/см3, разбавленная 1:3; калий йодид KI, х.ч., 10%-ный раствор; 1%-ный раствор крахмала.
Порядок выполнения работы
Помещают 100 г почвы в коническую колбу, приливают 200 мл дистиллированной воды, колбу закрывают пробкой и встряхивают 3 мин. Затем раствор фильтруют через складчатый фильтр.
В коническую колбу вносят 100 мл фильтрата, добавляют несколько капель серной кислоты, регулируя значение рН по универсальной индикаторной бумаге, приливают 1 мл 10%-ного раствора KI, взбалтывают и приливают из бюретки 0,01 М раствор KMnO4 до появления желтой окраски. Избыток йода оттитровывают раствором Na2S2O3, прибавляя к концу титрования несколько капель (до появления синего окрашивания) 1%-ного раствора крахмала.
Разность между объемами прилитого 0,01 М раствора KMnO4 и раствора Na2S2O3, израсходованного на титрование соответствует количеству 0,01 М раствора йода, израсходованного на окисление H2S в 100 мл фильтрата. 1 мл 0,001 М раствора йода соответствует 0,17 мг H2S.
Одновременно с анализом почвы определяют ее влажность для пересчета результата на абсолютно сухую почву. Влажность почвы W, % определяют по формуле
,
где m1 − масса влажной почвы со стаканчиком, г; m0 − масса абсолютно сухой почвы со стаканчиком, г; m − масса стаканчика, г.
Концентрацию нефтепродуктов в почве С, мг/кг определяют исходя из формулы
С = 
,
где М − количество исследуемого веществ, найденное в пробе, мг; m − масса исследуемой почвы, г; к − коэффициент пересчета на абсолютно сухую почву.
Пример расчета: разность между объемами 0,01 М раствора KMnO4 и раствора Na2S2O3, израсходованного на титрование, равна 3 мл. Следовательно содержание H2S в 100 мл фильтрата составляет 0,17 ∙ 3 = 0,51 мг. В 200 мл фильтрата, т.е. в 100 г почвы содержится 0,51 ∙ 2 = 1,02 мг H2S.Отсюда концентрация С в почве H2Sсоставляет:
С = 1000 ∙ 
= 10,2 мг/кг
Вопросы для самоподготовки
1. Строение литосферы. Структура земной коры.
2. Минералы и горные породы.
3. Почва. Минералогический и механический состав почв.
4. Органические вещества почвы. Гумус.
5. Особенности состава и строения гумусовых веществ.
6. Взаимодействие гумусовых веществ с минеральными компонентами почвы.
7. Основные концепции гумусообразования.
8. Почвенные коллоиды. Общая схема строения коллоидной частицы.
9. Минеральные, органические и органо-минеральные коллоиды.
10. Виды поглотительной способности почв.
11. Почвенно-поглощающий комплекс (ППК).
12. Понятие об ионообменных свойствах почв, реакции ионного обмена.
13. Основные закономерности сорбционных процессов в почвах.
14. Виды кислотности почв, причины кислотности.
15. Щелочность почв. Буферные свойства почв.
16. Микроэлементы и химическое загрязнение почв.
17. Нитрифицирующая способность почв и причины ее нарушения.
18. Загрязнение почв нефтепродуктами.
Дата добавления: 2015-10-02; просмотров: 82 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
| Определение нитрифицирующей способности почвы | | | Исследование фотосинтезирующей деятельности высших растений |