Дослідження рН грунтів, атмосферних опадів

Дослідження  рН грунтів, атмосферних опадів

Мета: сформувати в учнів поняття про джерела кислотних дощів, їх роль в житті людини і вплив на оточуюче середовище. Дати поняття про кислотність розчинів атмосферних опадів, вод природних водойм, „виявити” джерела кислотних опадів (природних і антропогенних), дослідити на кислотність грунт.

Тип уроку: поглиблення знань

Обладнання уроку: Таблиця „Кругообіг води в природі” , 0,5 кг грунту, дистильована вода, розчин хлоридної кислоти, розчин кальцій гідроксиду, три конічні колби, фільтри, склянки, універсальний індикатор,скляні палички.

Хід уроку:

1. Організаційна частина
2. Мотивація навчальної діяльності
3. Вивчення нового матеріалу

1.Поняття про кислотність розчинів атмосферних опадів, вод природних водойм.
Перш , ніж дати визначення кислотним опадам, давайте пригадаємо ТЕД, зокрема, що таке кислота з точки зору ТЕД?
Кислота – це електроліт, під час дисоціації якого у водних розчинах утворююються катіони лише одного типу – гідратовані йони гідрогену. За звичайних умов ця концентрація гідроген- іонів мала, і цими цифрами користуватися незручно, тому вводять поняття водневого показника, або рН. Для визначення рН певного розчину існують індикатори. За індикаторами ми можемо не лише визначати кисле чи лужне середовище. А й визначати його силу.
Звичайно, застосовують рН, яка вказує на реакцію водного середовища:

рН 0-2 Сильнокисле
рН 2-4,5 Помірнокисле
рН 4,5-7 Слабкокисле
рН 7-9,5 Слабколужне
рН 9,5-11,5 Помірнолужне
рН 11,5 Сильнолужне

Кислотність природних водойм чи атмосферних опадів різна, її вважають нормальною, якщо рН 5,6 (через розчинний у воді вуглекислий газ). В поверхневих водах рН коливається в межах 6,5-8,5.
Таким чином, кислотні опади – це будь-які опади (дощі,тумани, сніг), кислотність яких вище нормальної.

2. Джерела кислотних опадів.
Оксид сульфуру (IV) і оксиди нітрогену – основні забруднювачі, які викликають в результаті хімічних реакцій кислотні опади.
Сполуки сульфуру потрапляють в атмосферу як природним шляхом, так і врезультаті антропогенної діяльності людини.

Природними джерелами сірки є :
1. Біологічні процеси руйнування, які відбуваються в біосфері. Анаеробні бактерії заболочених зон припливів та відпливів, деяких грунтів, утворюють газоподібні сполуки сірки.
2. Вулканічна діяльність. При виверження вулканів в атмосферу поряд з великою кількістю діоксиду сірки потрапляють сірководень, сульфати і елементарна сірка.
3. Поверхня океанів. Викид сполук сірки незначний.

Антропогенні джерела сірки:
1. Переробка і спалювання різних видів палива (кам*яне і буре вугілля, торф, нафта і нафтопродукти, деревина).
2. Викиди підприємств чорної і кольорової металургії, коксохімічних і цементних заводів, підприємств про виробництву синтетичних волокон, аміаку, целюлози, сульфатної кислоти.

Природні джерела оксидів нітрогену:
1. Утворення NO в атмосфері під час газових розрядів.
2. Діяльність грунтових бактерій

Антропогенні джерела
1. Робота автотранспорту (до 38%)
2. Теплоенергетичні устаткування (до 30%)
3. Викиди підприємств по виробництву мінеральних добрив, нітратної і нітритної кислот, анілінових барвників, нітросполук.
4. Електрозварювальні прилади і вибухові роботи.

3. Хімічні процеси утворення кислотних опадів.

Основні хімічні реакції, які лежать в основі поступання діоксида сульфуру в атмосферу із природних джерел – це окиснення HS киснен повітря чи озоном:

2НS + 3O = 2HO+ 2SO
2НS + O = HO+ SO

Діяльність людини, що призводить до утворення SO в основному пов*язана із природніх сульфідів:

4Fe+ 11O = FeO + 8SO
3ZnS + 3O = 2Zno + 2SO

Далі в атмосфері SO перет ворюється на SO

SO + O = 2SO
Утворений SO розчиняється у воді і перетворюється на сульфатну кислоту:
2 SO + HO= HSO

Оксиди нітрогену (II) окислюється до оксиду нітрогену (IV) за звичайних умов:

2NO + O = 2NO
Далі,NO + HO = HNO + HNO
або
4 NO + HO + NO =4 HNO

В кислотних дощах HSO складає 60 % всіх кислот, що там присутні, 35% належить HNO

5. Вплив кислотних дощів на людину і оточуюче середовище.
Випадання опадів з підвищеною кислотністю веде до серйозних змін в грунті. По-перше, відбувається вилужування алюмінію і важких металів. Так вони проникають в живі в організми і накопичуються там. Для ілюстрації процесів, що відбуваються в грунті, можна провести експеремент:
Беруть 0,5 кг. Грунту, готують дві лійки з фільтром і закріплюють їх над чистими склянками. Половину грунту поміщають у першу склянку і пропускають 200 мл води (дист.), вимірюють рН грунтової витяжки. Потім пропускають цей же грунт 200 мл. Хлоридної кислоти. Вимірюють кислотність отриманого розчину. Якщо рН вище 4 – це свідчить про здатність грунту нейтралізовувати кислотні опади. Якщо рН =4, то це вказує на те, що грунт немає буферної ємності.
З другою половиною зразка грунту проробляють аналогічний дослід, попередньо додавши до грунту гідроксид кальцію. По зміні рН розчину ми робимо висновок про здатність вапняку нейтралізовувати кислі розчини.
Відомий негативний вплив кислотних опадів на лісові масиви. Кислотні дощі порушують захистний восковий покрив листя.
На здоров*я людини істотно впливає Оксид сульфуру (4). Він особливо небезпечний для людей, які страждають хворобами дихальних шляхів.
Кислотні дощі прискорюють руйнування будівель, скульптур. Вапняк і мармур добре взаємодіють з кислотами, що призводить до вивітрювання та ерозії:

CaCO + 2HCL = CaCL + HO + CO

5. Засоби боротьби з кислотними опадами.
Боротьба з кислотними опадами може бути напрамлена на їх попередження чи на їх нейтралізацію.
1. Наприклад, здійснюють вапнування грунтів.
2. Попереджувальні заходи пов*язані перш-за все із скороченням викидів кислоутворюючих речовин.

Досягти цього можна різними шляхами:
1. Заміною палива
2. Промиванням вугілля
3. Застосовувати рідкі фільтри (скрубери)
4. Газоподібні продукти реакцій пропускають через водяний розчин вапняку
5. SO поглинається CaOH
SO + CaOH = CaCO + HO
SO + O+ CaOH = 2CaSO + 2HO

Кислотність – це один з найважливіших показників властивостей ґрунту, він виражається величиною рН (від 0 до 14).

Саме від рівня кислотності залежить швидкість розкладання мінеральних і органічних речовин у грунті, а значить і насичення рослин корисними елементами.

Більшість садових культур добре ростуть у грунті з рівнем pH, наближеному до нейтрального. Земля з підвищеною кислотністю має високу концентрацію мікроелементів, що губить корисні мікроорганізми і не дозволяє забезпечити необхідними речовинами рослина. Лужна грунт, іншими словами, ґрунт із зниженою кислотністю (рН 7,5 – 10 і вище) містить велику кількість солей кальцію, що робить її надто твердою і щільною.

Для отримання якісного врожаю необхідно стежити за рівнем pH на своєму городі. Про те, як визначити рівень кислотності грунту народними способами та з допомогою хімічної реакції, як підвищити і знизити кислотність грунту, який рівень pH підходить для тієї чи іншої овочевої культури і піде мова в нашій статті.

Що таке кислотність ґрунту та її види у відповідності з рівнем pH

У будь-якому грунті містяться іони водню і алюмінію, але в різному співвідношенні.

Саме це співвідношення і впливає на рівень кислотності грунту. У нейтральному середовищі іони водню і алюмінію містяться в рівних частинах. Переважання іонів водню свідчить про кислому середовищі і навпаки.

Це співвідношення називають актуальною кислотністю, величина рН визначає активність іонів водню в спеціальному ґрунтовому розчині.

Є ще один вид грунтової кислотності – потенційна. Провести аналіз можна тільки в спеціалізованих лабораторіях.

Потенційна кислотність відображає можливість закислення або защелачивания ґрунтів в наступні роки.

За рівнем обмінної кислотності фахівці визначають потенційну кислотність грунту на наступний період вегетації. Такий аналіз проводять восени, з метою з’ясувати який кислотністю буде володіти грунт на наступний рік.

Гідролітична кислотність може показати нам, яку середу (кислотну або лужну) вода набуває при взаємодії з ґрунтом.

Це дуже важливий показник, оскільки коріння рослини поглинають не дистильовану воду, а ґрунтовий розчин. Крім того, за величиною гідролітичної кислотності визначають дози внесення вапна.

Ці дослідження проводять агрономи та наукові працівники, для того, щоб з’ясувати наскільки родючої може бути грунт і як рівень кислотності впливає на врожай.

Важливо! На дачній ділянці можна провести тільки аналіз актуальної кислотності, іншими словами, дізнатися який кислотністю має грунт на даний момент. 
Рівні кислотності класифікуються наступним чином:

• Дуже сильнокислотний — pH>4
• Сильнокислотний — 4.1-4.5
• Среднекислотный — 4.6-5.0
• Слабокислотних — 5.1-6.0
• Нейтральний — 6.1-7.4
• Слаболужною — 7.5-8.5
• Дуже лужний — 8.6-10
• Резкощелочной — pH

Допустима норма для садових культур — 4.5-7.4.
 

Кислотність грунту для основних овочевих культур, квітів та дерев

 Створюючи комфортні умови для зростання садових культур у першу чергу варто враховувати величину pH грунту.

Цей показник впливає на здоров’я рослини більшою мірою, ніж інші фактори (освітлення, температура).

Норми рН для овочевих культур:

• Картопля — 5-5.5                Томати — 6-6.7
• Огірки — 7                           Перець — 6-7
• Цибуля — 6-7.4

Норми рН для фруктів і ягід:

• Лохина — 3.5-4.5                Виноград — 5-7
• Яблуня — 5.5-6.5                Смородина — 6-6.5
• Аґрус — 6-7.                         Вишня — 7
• Полуниця — 5-6                  Малина — 4.5-7
• Жимолость — 6-8.5

Норми рН для декоративних рослин:

• Троянди — 6-6.5       Туя — 6-7.5
• Петунія — 6-7.5        Рододендрон — 4-5.5
• Бальзамін — 6-6.5

 Визначення кислотності за допомогою рослин-індикаторів

 Більшість культурних і дикорослих рослин воліють нейтральні грунти. Але серед них можна виділити ті, які віддають перевагу кислі або лужні грунти.

Їх називають рослинами-індикаторами. Якщо уважно вивчити, які види рослин ростуть на вашій ділянці, то можна визначити кислотність ґрунту без спеціальних пристосувань.

Низький рівень pH воліють такі рослини:

• Толкачик                              Щавель малий
• Великий, середній і ланцетний подорожники
• Фитоним                              Зябра
• М’ята лугова                       Сівець
• Жовтець повзучий             Королицю

Бур’яни, які віддають перевагу слабокислу середовище (рн 5,1 – 6,0):

• Трехреберник продірявлений
• Двоелистник        В’юнок польовий
• Осот городній      Повзучий і конюшина луговий

Лужні і нейтральні грунти заселяють:

• Смілка біла           Лобода біла
• Живокіст               Гірчиця польова
• Люцерн                 Віка посівна
• Мітлиця                Стоколос безостий
• Мятлик луговий

 Визначення кислотності ґрунту за допомогою лакмусового паперу

 Лакмусовий папір — найбільш поширений спосіб вимірювання рівня кислотності.

Вона продається в магазині хімічних реактивів і являє собою смужку жовтого кольору, в комплекті з якої йде шкала з різнокольоровими поділками.

Щоб скористатися лакмусовим індикатором необхідно взяти 3-4 примірники грунту зі свого городу і додати трохи дистильованої води.

Індикатор необхідно просочити отриманим розчином, після чого прикласти до шкалою і оцінити результат.

Його шкала відображає наступні результати:

• Червоний колір — кислотність менше 5
• Папірець залишилася помаранчевої — 5.1-5.5
• Лакмус показав жовтий колір — 5.6-6
• Зелений відтінок — 6.1-7.1
• Яскраво-зелений — 7.1-8.5

На різних ділянках городу грунт може мати різний рівень pH, слід візуально розділити весь грунт на кілька частин.

У цьому вам можуть допомогти бур’яни. Якщо на ділянці ростуть бур’янисті трави одного типу, то проби ґрунтів беруться з чотирьох місць по частинах світу.

Якщо на ділянці виділяються рослини-індикатори з різних груп за типом кислотності, то проби ґрунту потрібно взяти з місць зростання цих рослин.
 Як знизити кислотність грунтуІснує декілька дієвих способів для підвищення рівня pH  Для вапнування грунту можна використовувати гашене вапно, доломітове борошно, гажу (озерну вапно). Спосіб застосування: 100 гр одного з цих речовин розводиться 1 літром води. Далі проводиться полив закислених ділянок. Норми внесення залежать від ступеня кислотності грунту: на сильнокислых грунтах слід проводити більш рясний полив. Для досягнення бажаного результату, через 2-3 дня слід провести повторні вимірювання рН грунту

  Добриво кальцієм – можна використовувати подрібнений крейда, торф’яну або дров’яну золу. Для приготування добрива досить 1 ст. ложки крейди або золи на 1 літр води. Підживлення грунту кальцієм проводиться за тим же принципом, що і вапнування

  Підживлення комплексними добривами. Комплексні добрива — це готові суміші, до складу яких входять азот, фосфор і калій. Для зниження кислотності ґрунту добре підійдуть такі добрива: діамофоска, калійна селітра, нітрофоска, карбоаммофос. Підживлення можна провести у весняний і осінній сезон. Спосіб застосування зазначений на упаковці

  Вирощування сидератів (зелених добрив) — до цього виду рослин відносять жито, вику, овес, фацелію, боби, люпин. Особливість сидератів в тому, що вони містять високу концентрацію мінеральних речовин, цукрів, азоту, крохмалю і білків. Як тільки у зелених добрив починається період цвітіння, їх заорюють або закопують у ґрунт. Це збагатить грунт мінеральними речовинами і допоможе боротися з підвищеною кислотністю.

 Як підвищити кислотність грунтуНабагато рідше городники стикаються з високим рівнем pH на своїй ділянці. Але тим не менше ця проблема також потребує вирішення. Для зниження рівня лугу використовують:

  органічні добрива — такі як, наприклад, гній або хвойний опал. Ці речовини починають діяти по мірі їх розкладання і мають довготривалий ефект. Але не варто чекати швидких результатів від природного процесу добрива

  сульфат алюмінію — застосовується для швидкого зниження рівня лугу. На 1 кв. м. грунту необхідно 550 гр. добрива. Цієї кількості вистачить для підвищення кислотності на 1 одиницю

  сірку сублімовану — вона діє трохи повільніше, ніж сульфат алюмінію, але і витрачається менше. Для отримання того ж результату буде потрібно близько 90 гр. сірки на 1 кв м

  сечовину, покриту сірої — завдяки поєднанню цих речовин, окислення грунту відбувається протягом 1-2 тижнів. На 1 кв. м. ґрунту потрібно 110-150 г сечовини, в залежності від складу добрива. Норми внесення та