Упражнение 5


На бессточное озеро (рН воды в нем 6,7) площадью (S) 12 км2 и средней глубиной (Н) 3 м выпало в течение нескольких часов 30 мм кислых дождевых осадков (h). Требуется:

а) при какой величине рН дождевого осадка величина рН воды озера снизится до 5,0. Приведет ли это к угрозе гидробионтам?

б) определить массу серной и азотной кислот, поступивших в озеро с дождевой водой, исходя из того, что с первой и второй из них в озеро поступило соответственно 60 % и 40 % массы актив­ных ионов водорода, содержавшихся в дождевом осадке.

Возможный дополнительный приток дождевой воды в озеро с его водосборной площади при выполнении задания не учитыва­ется.


Решение:

рН - это водородный показатель воды, характеризующий содер­жание в ней активных ионов водорода (Н+). Численно рН= - lg [H+], где концентрация H+ выражена в моль/дм3 (моль/л) во­ды. Поскольку моль H+ равен 1 г, то для разбавленных водных растворов можно принимать, что рН = - lg [H+], где [H+] выражена в г/л.

При рН равной 5,0 развитие гидробионтов угнетается, некоторые виды полностью погибают.


а) рН воды озера была 6,7, т.е. [H+] = 1 * 10-6,7 = 0,2 * 10-6 г/л

V (озера) = 12 * 106 * 3 = 36 * 106 м3 (36 * 103 л)


0,2 * 10-6 г H+-----------------1 л

Х г H+ ----------------36000 л

Х = 0,2 * 10-6 * 36000 = 7,2 * 10-3 г H+ в озере


рН воды озера после выпадения осадков стала 5,0, т.е. [H+] = 1 * 10-5,0 = 1 * 10-5 г/л

V (озера) = 12 * 106 * 3 = 36 * 106 м3 (36 * 103 л)


1 * 10-5 г H+-----------------1 л

Х г H+ ----------------36000 л

Х = 1 * 10-5 * 36000 = 0,36 г H+ в озере


Масса H+ в кислых осадках равна:

0,36 - 7,2 * 10-3 = 0,3528 г H+ в осадках

V (выпавшей воды) = 12 * 106 * 0,03 = 3,6 * 105 м3 (360 л)


0,3528 г H+ -------------360 л

Х г H+ -------------1 л

Х = 0,353 / 360 = 9,8 * 10-4 г H+


рН (дождевого осадка) = - lg 9,8 * 10-4 = 3,0


б) Массы кислот, поступивших в озеро с дождевой водой, рас­считывают по значению их химических эквивалентов.


Масса H+ в дождевой воде равна 0,3528 г.

Масса H+ поступившая с серной кислотой равна 0,3525 * 0,6 = 0,2117 г.

Масса H+ поступившая с азотной кислотой равна 0,3528 * 0,4 =0,1411г.


При условии полной диссоциации H2SO4 (дает 2 протона водорода), в воду введено: 0,2117 * 98 / 2 = 10,37 г этой кислоты.

При условии полной диссоциации HNO3, в воду введено: 0,1411 * 63 = =8,89 г этой кислоты (в одном моле HNO3, равном 63 г, содержится 1 г H+).


Упражнение 7


В засушливом, бедном поверхностными водными объектами районе пройдена и заглушена скважина, вскрывшая достаточно мощный напорный слой воды. Дебит скважины (Д), то есть ско­рость самоизливания воды из нее, равен 1 л/с. Минерализация подземной воды (Мподз) составляет 1,2 г/л.

В дальнейшем заглушка была самовольно снята и самоизли­вающийся поток воды направлен в каменистую долину, перего­роженную дамбой. Постепенно в долине сформировалось мелко­водное искусственное озеро с конечной площадью S, средней глубиной (Hоз) 1,2 м и минерализацией воды (Моз), равной 1,4 г/л. Интенсивность поверхностного испарения воды (h) в этом районе составляет 500 мм/год. После стабилизации площади озера при­ток воды в него продолжался. Требуется:

1) определить площадь озера и промежуток времени (T1) за который оно окончательно сформировалось;

2) рассчитать, через сколько лет (Т2) после этого вода в озере станет непригодной для хозяйственно-питьевых целей (Моз при­нять при этом равной 2,5 г/л), и через какой последующий про­межуток времени (Т3) само озеро станет практически безжизнен­ным (Моз принять для этого 10 г/л);

3) дать экологическую оценку совершенного самовольного мероприятия.

Решение:

1. Определим площадь озера по формуле:

,

где Д выражен в м3/год.

Д = 1 л/с или

м3/год

h= 500 мм/год или 0,5 м/год


2. Определим промежуток времени (Т1), за которое озеро окончательно сформировалось:


3. Определим через сколько лет (Т2) вода в озере станет непригодной для хозяйственно-питьевых целей из соотношения: