Министерство образования и науки Украины
Таврический национальный университете им. В.И. Вернадского
Химический факультет
Кафедра физической и аналитической химии
Курсовая работа
Исследование распределения и накопления трихлоруксусной кислоты в модельных системах и природных водах
Дисциплина "Физическая химия"
Специальность 7.070301 - химия
Курс 4
Научный руководитель:
доцент кафедры общей химии,
кандидат химических наук
Першина Е.Д.
Симферополь 2004
Содержание
Введение
1. Литературный обзор
1.2 Механизмы трансформации пестицидов в окружающую среду
1.2.1 Поступление пестицидов в водную среду и циркуляция в водных экосистемах
1.2.2 Детоксицирующая роль высших водных растений
1.2.3 Пестициды в почве
1.3 Самоочищение водных объектов
1.3.1 Физические механизмы самоочищения
1.3.2 Химические механизмы самоочищения
1.3.3 Биохимическое самоочищение
1.4 Методы анализа пестицидов
1.4.1 Отбор и подготовка проб
1.4.2 Разделение и идентификация пестицидов
1.4.3.Особенности определения пестицидов в почве
2. Материал и методика работы
2.1 Объект исследования
2.2 Методы исследования
2.2.1 Исследование адсорбции ТХУ на бентоните
2.2.2 Исследование поверхностного натяжения растворов ТХУ
2.2.3 Распределение ТХУ в объёме модельных систем
3. Обсуждение результатов
Выводы
Список литературы
пестицид самоочищение адсорбция бетонит
Введение
Экология, загрязнение окружающей среды, экологический мониторинг, экологическая химия — часто встречающиеся в наше время слова и сочетания, выражающие всеобщую озабоченность состоянием природной среды. Первопричина возникновения проблемы — обнаружение в экологических системах, прежде всего в биосфере, интенсивных и тревожных изменений, вызванных деятельностью человека, антропогенных изменений. Из большого числа вредных факторов отметим выброс в биосферу химически чуждых природе веществ, физически активных частиц, пыли, аэрозолей, повышение температуры биосферы, энергетическое загрязнение, физическое и биологическое воздействие на нее. Для оценки степени негативных изменений осуществляют экологический мониторинг — систему наблюдений и контроля за изменениями в составе, и функциях различных экологических систем.
В экологическом мониторинге активно используют различные химические, физико-химические, физические и биологические методы анализа. Речь идет о неком глобальном химико-аналитическом исследовании с помощью различных методов аналитической химии — науки о методах анализа.
Результаты аналитических определений и измерений рассматривают уже в рамках экологического мониторинга. Это дает информацию о загрязнении биосферы различными несвойственными природе загрязняющими веществами, которые собирательно называют ксенобиотиками. Данные экологического мониторинга используют для всестороннего анализа состояния окружающей среды и определения стратегии управления им, для регулирования ее качества, для определения так называемых допустимых экологических нагрузок на природные системы. Степень ответственности здесь очень велика, поскольку указанные факторы, и в первую очередь химические, способны вызвать геофизические и геохимические изменения: возможное изменение климата, закисление природных вод кислотными дождями, загрязнение Мирового океана и нарушение баланса углекислоты в нем, нарушение озонового слоя [1].
Обязательно следует контролировать и самые токсичные вещества, отличающиеся наиболее низкими значениями ПДК. Это позволяет сформировать список приоритетных загрязняющих веществ, которые следует определять в первую очередь.
Косвенные данные позволяют заключить, что в воде вполне могут оказаться гербициды и пестициды, смытые с полей. Поэтому крайне актуально создание системы мониторинга качества питьевой воды, как подсистемы экологического мониторинга.
Можно сказать, что прослеживается явная необходимость в моделировании поведения выше названных загрязнителей в природной воде, изучении кинетики и механизмов трансформации, что является одним из критериев в оценке и мониторинге окружающей среды [2].
1. Литературный обзор
К наиболее ощутимым последствиям для экологического равновесия в природе является загрязнение рек, озер и других водоемов.
Одним из источников возможного загрязнения окружающей среды являются химические препараты, используемые для борьбы с различными вредными организмами в сельском хозяйстве, здравоохранении и промышленности, объединяемые общим названием - пестициды.
По химическому принципу пестициды подразделяются:
I. Хлорсодержащие органические пестициды.
1. Хлорпроизводные циклоалканов и циклоалкадиенов.
2. ДДТ и его производные.
3. Хлорпроизводные диоксина.
4. Хлорпроизводные дибензофурана.
5. Хлорбифенилы.
II. Спирты, фенолы и простые эфиры.
III. Карбоновые ксилоты и их производные.
1. Ароматические карбоновые кислоты и их производные.
2. Жирные кислоты и их производные.
3. Арилоксиалканкарбоновые кислоты.
IV. Амины и соли четвертичных аммониевых оснований.
V. Производные карбаминовых, тио- и дитиокарбаминовых кислот.
VI. Производные мочевины.
VII. Фосфорорганические соединения.
1. Производные фосфорной кислоты.
2. Производные тиофосфорной кислоты.
VIII. Азотсодержащие гетероциклические соединения.
1. Гетероциклические соединения с одним гетероатомом.
2. Гетероциклические соединения с двумя гетероатомами.
3. Гетероциклические соединения с тремя гетероатомами.
• производные сим-триазина;
• производные асим-триазина;
• производные тиодиазина.
IX. Пестициды перитроидной природы.
X. Соединения ртути, меди, цинка и других металлов.
1.2 Механизмы трансформации пестицидов в окружающую среду
1.2.1 Поступление пестицидов в водную среду и циркуляция в водных экосистемах
В настоящее время химические средства защиты растений (ХСЗР, пестициды) занимают и будут занимать в обозримом будущем ведущее место в интегрированной системе борьбы с вредителями, болезнями и сорняками. Хорошо растворимые и водной среде пестициды и, как правило, не обладающие выраженным сорбционными свойствами мигрируют преимущественно с водной фазой.
Хлорорганические пестициды (ХОС), отличающиеся очень низкой растворимостью в воде и хорошо выраженными сорбционными свойствами, мигрируют преимущественно с твердой фазой [4].
Источники поступления пестицидов в водную среду, весьма многообразны. К ним относятся вымывание из грунтов накопивших их в результате систематического применения в целях защиты растений, вынос с рисовых полей при сбросе воды в нижерасположенные водные объекты; авиаобработки прибрежных территорий и лесных массивов; санитарно-профилактическая обработка водоемов (для борьбы с гнусом малярийным комаром и т. д.); сброс сточных вод предприятиям, производящими пестициды, а также предприятиями пищевой промышленности (сахарные заводы и др.), которые получают обработанное ядохимикатами сельскохозяйственное сырье; оседание выветриваемого частиц грунта, содержащих остатки пестицидов поступление через притоки из более или менее отдаленных территорий; вы падение атмосферных осадков, содержащих пестициды. Последние способны также испаряться из водных объектов (редистилляция) возвращаться в атмосферу.
Все эти миграционные процессы, естественно, требуют определенного времени, однако в конечном итоге они приводят к перемещению остатков пестицидов с поверхности суши в Мировой океан.
Очень мало известно о том, какую роль в задержке стока пестицидов играют водоемы зарегулированного стока (водохранилища), хотя очевидно, что оседание здесь должно быть не меньшим, чем в дельтах рек [5].
Накапливаясь в клетках планктонных водорослей, пестициды могут существенно нарушать процессы фотосинтеза и роста, а также проявлять альгицидное действие. Вурстер показал на лабораторных культурах, представлявших четыре класса морских планктонных водорослей, что их фотосинтез угнетается уже при микрограммовых концентрациях пестицидов.
Эффект воздействия пестицидов на фитопланктон во многом зависит от того, в какой форме он находится в водной среде. При растворении в нефти и нефтепродуктах пестициды проникают через клеточную оболочку значительно активнее, чем, находясь во взвешенном или растворенном в воде состоянии. Поэтому наиболее опасным для фитопланктона является сочетание нефтяного загрязнения с остатками пестицидов. Аналогичную роль, по-видимому, играет их сочетание с поверхностно-активными веществами.
Претерпевая соответствующую метаболизацию, пестициды по всем основным каналам циркуляции поступают в конечное звено трофических цепей и накапливается в хищных рыбах. Переход в следующее трофическое звено возможен только через рыбоядных птиц, и при использовании рыбы в пищу цикл замыкается на человеке.
Рыбы поглощают пестициды как непосредственно из воды — осмотическим путем, так и, главным образом, через пищу первоначально предполагалось, что основным механизмом является поступление через поверхность жабр, однако этот путь реализуется только в отдельных случаях, когда пестициды непосредственно поглощается из толщи воды.
Установлено, что содержание пестицидов в рыбах может увеличиваться с возрастом, из чего следует, что рыбы выступают как агент самоочищения водоемов от остатков пестицидов, подобно тому, как это имеет место в отношении радиоактивности.