ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ВОЗДУХА ТЕРРИТОРИИ МОУ ГЛУХОВСКАЯ СОШ Введение

ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ВОЗДУХА
ТЕРРИТОРИИ МОУ ГЛУХОВСКАЯ СОШ
Введение
В средствах массовой информации постоянно появляются сообщения о
неблагоприятной экологической обстановке различных территорий в связи с
антропогенным воздействием. Как показывают научные данные, в сельской местности
экологическая обстановка более благоприятная чем в крупных городах. Мы решили
выяснить, каково экологическое состояние территории нашей школы. Для успешного
выполнения работы мы изучили методы диагностики и определили степень
загрязненности воздуха на территории школы. Школа находится в Глуховском сельском
поселение Алексеевского района Белгородской области Исследовательская работа
данного направления в школе проводилась впервые.
Цели работы:



выяснить наличие загрязнения воздуха в микрорайоне школы путем проведения
физико-химического анализа проб талого снежного покрова, почвы и
растительности;
выяснить, насколько актуальна проблема загрязнения окружающей среды для
территории нашей школы;
сделать выводы.
В ходе исследования решались следующие задачи:



изучить литературу, используя разные источники информации, о загрязнении
атмосферы различными веществами и их влиянии на организм человека;
освоить методики определения физико-химических характеристик проб талого
снега, почвы, растительности, атмосферы;
определить физические характеристики, качественный и количественный состав
талого снега, почвы, растительности, атмосферы.
1. Определение загрязнений, производимых автотранспортом
Автомобиль – один из главных источников загрязнения окружающей среды в больших
городах. Так как в 200 м от здания школы проходит трасса «Алексеевка-Воронеж» выброс
автотранспортом загрязняющих веществ в атмосферный воздух является одной из
главных проблем. Отработанные газы двигателей внутреннего сгорания содержат более
200 вредных веществ и соединений, в том числе и канцерогенных. Среди веществ,
вызывающих химическое загрязнение воздуха, наиболее распространены и опасны
оксиды азота, серы, угарный газ, углеводороды, тяжелые металлы, сажа – продукт
неполного сгорания топлива.
Загрязнение воздуха в первую очередь отрицательно сказывается на состоянии здоровья
человека, на животных и растениях.
В данной части работы проведено исследование влияния выхлопных газов автомобилей
на экологическое состояние территории школы.
1. 1. Определение содержания количества вредных веществ, выбрасываемых в
атмосферу автотранспортом
Цель работы на данном этапе: изучить влияние автотранспорта на состояние
атмосферного воздуха в районе школы.
Для достижения данной цели необходимо было выполнить следующие задачи:



определить интенсивность и состав транспортного потока на контрольных
участках;
рассчитать количество топлива разного вида, сжигаемого двигателями автомашин;
рассчитать количество образованных вредных веществ по бензину.
Определение количества единиц автотранспорта, проходящего по контрольному
участку исследования.
1. На выбранном для исследования участке длиной 100 м, неоднократно производился
подсчет автомобилей, движущихся в оба направления. Работа производилась в утренние,
дневные и вечерние часы следующим образом: занималось место у исследуемого участка,
и в течение 15 минут в отдельный бланк заносились данные о проезжающем транспорте.
Исследуемый участок дороги по трассе «Алексеевка – Воронеж» находится на расстоянии
200 метров от здания школы.
На основе пятикратного проведения эксперимента были получены усредненные
характеристики транспортного потока, представленные в таблице.
Таблица. Среднесуточный поток автотранспорта на исследуемом участке
Исследуемый участок
Трасса «Алексеевка-Воронеж»
Грузовые и легковые
автомобили, работающие на
бензине
Грузовые автомобили и
автобусы, работающие на
дизельном топливе
60
32
Примечание: санитарные требования по уровню загрязнения допускают поток машин в жилой
зоне интенсивностью не более 200 автомобилей в час.
2. Рассчитывается общий путь, пройденный выявленным количеством автомобилей
каждого типа за 1 час (S, км), по формуле: S = N х I, где N – количество автомобилей
каждого типа (на дизельном и бензиновом топливе) за 1 час; I – длина участка, км, равная
0,1 км.
3. Рассчитывается количество топлива, сжигаемого двигателями автомашин (R, л), по
формуле: R = S х K, где K – расход топлива на 1 км пути, л, приблизительно равный 0,1 л
для бензиновых двигателей, 0,4 л для дизельных.
4. Рассчитывается объемное количество выделившихся загрязняющих веществ (V, л) на
выбранном нами участке дороги по формуле: V = R х k , где k – коэффициент


для бензина: при сгорании топлива, необходимого для пробега 1 км, выделяется:
0,6 л угарного газа, 0,1 л углеводородов, 0,04 л диоксида азота;
для дизельного топлива: при сгорании топлива, необходимого для пробега 1 км,
выделяется: 0,14 л угарного газа, 0,037 л углеводородов, 0,015 л диоксида азота.
5. Рассчитывается количество свинца (m , г), содержащееся в топливе (1 л этилированного
бензина содержит в среднем 0, 25 г тетраэтилата свинца), с использованием данных по
расходу топлива на исследуемом участке автотрассы: m(Pb) = R х k(Pb) где R –
количество сжигаемого топлива, k - коэффициент, равный 0,25.
В таблице представлен расчет количества загрязняющих веществ, выбрасываемых в
атмосферу исследуемым количеством автомобилей, проезжающих на контрольном
участке за сутки.
Табл. Количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу
Исследуемый
участок
Количество
автомобилей в
час
Бензиновое
топливо
Трасса
«АлексеевкаВоронеж»
Дизельное
топливо
Трасса
«АлексеевкаВоронеж»
Тип топлива
Количество выделившихся загрязняющих
веществ
CO, л/ч
NO2, л/ч
CxHy, л/ч
Pb2+, г/ч
60
3,60
0,24
0,60
0,15
32
0,448
0,048
0,118
-
Вывод: полученные результаты говорят о том, что среднесуточный транспортный поток
на трассе «Алексеевка-Воронеж» не превышает санитарные нормы. Представлялось
целесообразным провести дальнейшее исследование по определению загрязнения,
производимым автотранспортом.
1. 2. Определение содержания свинца в зеленой массе газонных трав.
Причиной летнего листопада является высокое содержание свинца в воздухе. Но,
концентрируя этот металл, растения очищают воздух.
Задачи данного этапа работы:


определить наличие свинца в зеленой массе газонных трав, окружающих школу;
показать уровень загрязнения окружающей среды выхлопными газами
автомобилей.
Пробоотбор проводился 08 ноября 2011 г.
Методика определения содержания свинца в листьях растений
1. Было собрано по 100 г растительных проб одного вида с контрольных участков.
Собранные пробы пронумеровывались, измельчались и растирались в ступке.
2. Затем было добавлено по 50 мл 40%-ного этилового спирта.
3. Проведено фильтрование раствора.
4. Экстракт кипятился на водяной бане, чтобы соединения свинца (а это главным
образом бромид свинца) перешли в раствор.
5. Экстракт упаривался до 10 мл.
6. Далее на фильтровальную бумагу необходимо было нанести каплю исследуемого
раствора. Затем подсушить ее на воздухе, (над плиткой или пламенем спиртовки).
В то же самое место капнуть раствор реагента – йодистого калия (KI).
Результаты эксперимента представлены в таблице.
Таблица. Количество ионов свинца в листьях растений
Контрольный участок
Количество ионов свинца (Pb2+)
Трасса «Алексеевка-Воронеж»
-
Дорога у школы
-
Школьный двор
-
Эксперимент показал, что соединений свинца в растениях нет.
Вывод: полученные результаты можно объяснить тем, что газонная трава может не
обладать хорошей очищающей способностью. С другой стороны, ведется борьба с
недобросовестными производителями бензина, которые в целях повышения октанового
числа используют присадки, содержащие соединения свинца. А если в топливе нет
свинца, то его нет и в атмосфере.
1. 3. Определение содержания свинца и хлоридов в почвенной вытяжке
Вдоль дорожных магистралей образуются зоны загрязнения почвы свинцом, мышьяком,
висмутом, медью, кадмием и т. д. Поэтому качественный химический анализ почвенного
раствора является одним из простых и доступных методов обнаружения «нежелательных
элементов».
Анализ водной вытяжки почв описан русским ученым Н. Комовым (1788 г.), а с конца
ХIХ века он используется как основной метод для определения степени и характера
засоленности почв и решения других практических задач. В лаборатории для получения
водной вытяжки используют дистиллированную воду.
Задача: определить наличие свинца в образцах почвы, взятых на контрольных участках.
Для качественного анализа почв было исследовано три образца, взятые из разных мест: с
придорожной полосы трассы «Алексеевка-Воронеж» (проба №1), со школьного двора
(проба №2) и с дороги перед школой (проба №3).
Пробоотбор проводился 08 ноября 2011 г.
Методика определения содержания свинца и хлоридов в почвенной вытяжке.
1. Образцы почвы были взяты с глубины 5 см, сложены в три разных полиэтиленовых
пакета. Каждая проба была перемешана, высушена на воздухе в течение 7 дней, удалены
из почвенных смесей листья, корни и камни, измельчены все комки до размеров 2-3 мм в
диаметре и пересыпаны в бумажные пакеты с этикетками.
2. Для приготовления водной вытяжки на весах отмерялось по 50 г почвы из каждого
пакета. В каждый из трех стаканов с образцами почв добавлялось по 125 мл
дистиллированной воды, до соотношения почва: вода - 1:2,5. Смесь в каждом стакане
тщательно перемешивалась в течение 4 минут, затем суспензия была отфильтрована через
бумажный фильтр.
Исследование проводилось с целью обнаружения катионов свинца и анионов хлора.
3. Для обнаружения ионов свинца в почвенных образцах использовался метод капельного
анализа. На рабочем столе выкладываются три предметных стекла. На отдельные стекла
наносится по 1 капле каждой вытяжки. Затем к каждой капле вытяжки добавляется по
капле реагента KI. На всех пластинках не было обнаружено видимых изменений
(выпадение осадка в виде желтых хлопьев). Следовательно, во всех трех пробах
качественные реакции на свинец дали отрицательный результат.
4. Хлорид-ионы обнаруживают с помощью 2%-ного раствора нитрата серебра АgNО3,
путем добавления нескольких капель. В результате взаимодействия ионов хлора с ионами
серебра выпадает белый творожистый осадок. Помутнение будет тем значительнее, чем
больше концентрация хлорид-ионов в воде.
Результаты эксперимента представлены в таблице.
Таблица. Количество ионов свинца и хлора в почвенной вытяжке
Контрольный участок
Количество ионов
свинца (Pb2+)
хлора ( Cl- )
Трасса «Алексеевка-Воронеж» (проба №1)
-
+
Школьный двор (проба №2)
-
-
Дорога перед школой (проба №3)
-
_-
В пробах №1 было обнаружено незначительное содержание хлорид-ионов судя по
характеру выпавшего осадка в виде слабой мути (концентрация 1-10 мг/л).
Выводы: присутствие хлорид-анионов является, скорее всего, результатом обработки
дороги и придорожной полосы противогололедными реагентами в зимнее время.
1. 4. Определение загрязнений воздуха по снежному покрову
Как известно, круговорот воды осуществляется за счет ее испарения и осаждения в виде
атмосферных осадков (снега, дождя, града). При этом атмосферу попадают сотни веществ,
которые ранее отсутствовали в природе. Это атмосферные загрязнители – сернистый газ,
оксиды азота, оксид углерода (угарный газ), хлор, формальдегид, и др. В некоторых
случаях из двух или нескольких относительно неопасных веществ, выброшенных в
атмосферу, под влиянием солнечного света могут образоваться ядовитые соединения.
Главные источники загрязнения – тепловые электростанции, нефтеперерабатывающие
предприятия и автотранспорт. Менее опасны станции, работающие на газе, более – на
угле.
Основные агенты воздействия атмосферы на гидросферу – это атмосферные осадки в виде
дождя и снега. Снежные хлопья и дождевые капли захватывают примеси и выводят их из
атмосферы. Таким образом, осадки приводят к уменьшению концентрации загрязняющих
веществ в воздухе. Снежные хлопья за счет большой поверхности адсорбции являются
лучшими его очистителями. При таянии снежного покрова примеси загрязняют водоемы.
Снежный покров накапливает в своем составе практически все вещества, поступающие в
атмосферу. Поэтому по результатам качественного анализа талого снега можно судить и
об атмосферном загрязнении.
Задачи работы на данном этапе:


установление таких характеристик талого снега, как прозрачность, запах, наличие
осадка;
установление химического состава талого снега: определение кислотности,
обнаружение в пробах талого снега катионов металлов и анионов кислотных
остатков.
Отбор проб и подготовка их к исследованию
Для отбора проб мы выбрали три точки в микрорайоне школы:



проба №1 – трасса «Алексеевка - Воронеж»;
проба №2– на территории школы;
проба №3 – у дороги перед школой.
Пробоотбор проводился 18 ноября 2011 г.
Отбор проб снега проводился пластмассовой трубкой, которую врезают на всю толщину
снежного покрова до поверхности земли, после чего вытаскивают со снегом, поддерживая
ее снизу полиэтиленовой лопаткой. Нижняя часть трубки тщательно очищается от частиц
грунта. Проба снега из трубки высыпается в полиэтиленовый мешок, подписывается
номер пробы и снег оставляется в пакете до полного таяния. После таяния снега и
достижения талой водой комнатной температуры, проба готова к проведению анализа.
Методика определения физических свойств талого снега
1. Для определения прозрачности проб талой воды в стеклянный цилиндр диаметром 3
см, высотой 30 см наливается определенное количество воды, через которую
просматривается шрифт (печатный текст). Можно сравнить каждую пробу с контрольным
образцом – дистиллированной водой. Вода может быть прозрачной, слабо мутной, сильно
мутной. Перед замером воду необходимо взболтать. Прозрачность зависит от количества
взвешенных частиц органического и неорганического происхождения и определяется
высотой столба воды в цилиндре, сквозь который начинают читаться буквы.
2. Для определения запаха в чистую широкогорлую колбу объемом 100 мл наливают
исследуемую воду на 2/3 объема, прикрывают стеклышком, осторожно взбалтывают.
Затем, сдвинув с колбы стеклышко, определяют запах воды.
Интенсивность запаха воды (при 20° С не должна превышать двух баллов) определяем по
пятибалльной системе (см. таблицу).
Таблица. Пятибалльная система определения интенсивности запаха
Интенсивность запаха
Характер проявления запаха
Оценка интенсивности
запаха
Нет
Запах не ощущается
0
Очень слабая
Запах сразу не ощущается, но
обнаруживается при тщательном
исследовании (при нагревании воды)
1
Слабая
Запах замечается, если обратить на это
внимание
2
Заметная
Запах легко замечается и вызывает
неодобрительный отзыв о воде
3
Отчетливая
Запах обращает на себя внимание
и заставляет воздержаться от питья
4
Очень сильная
Запах настолько сильный, что делает воду
непригодной к употреблению
5
Таблица. Определение характера запаха
Характер запаха
Естественного происхождения
Искусственного происхождения
неотчетливый (или отсутствует)
неотчетливый (или отсутствует)
землистый
нефтепродуктов (бензиновый)
гнилостный
хлорный
плесневый
уксусный
торфяной
фенольный
травянистый
3. Качественную оценку цветности воды можно провести путем сравнения ее с
дистиллированной водой, на фоне листа белой бумаги сравнить наблюдаемый цвет
(бесцветная, светло-бурая, желтоватая, серая, мутная и т. д. ).
Результаты определения физических свойств талого снега представлены в таблице.
Таблица. Результаты определения физических свойств талого снега
Контрольный участок
Трасса «АлексеевкаВоронеж»
Прозрачность
Запах при 20°С
Слабо мутная ( 10 см) Неотчетливый (1 балл)
Цветность
Серая
Школьный двор
прозрачная (23 см)
Неотчетливый (1 балл)
Бесцветная
Дорога перед школой
прозрачная (20 см)
Неотчетливый (1 балл)
Бесцветная
Методика определения химических свойств талого снега
1. Определение кислотности.
Для определения реакции водной среды талого снега необходим универсальный
индикатор, полоску которого необходимо смочить в пробе и сравнить цвет со шкалой pH.
Снег может иметь как кислую, так и щелочную реакцию, в зависимости от преобладания
тех или иных загрязняющих веществ. Если в снег попадают основания различных кислот,
он приобретает кислотную реакцию. Присутствие соединений металлов, ароматических
углеводородов защелачивает снег.
2. Обнаружение органических веществ.
В одну пробирку наливают 5 мл дистиллированной воды, в другую – исследуемую воду. В
каждую пробирку прибавляют по капле 5% перманганата калия КМnО4. В пробирке с
дистиллированной водой окраска сохранится. Исчезновение окраски в исследуемой воде
указывает на присутствие в ней органических веществ (иногда неорганических
восстановителей).
4. Определение ионов свинца Pb2+ (качественное).
Иодид калия (KI) дает в растворе с ионами свинца характерный осадок йодида свинца
PbI2.
Исследования производятся следующим образом. К 5 мл испытуемого раствора прибавить
немного KI, после чего, добавив уксусной кислоты CH3COOH, нагреть содержимое
пробирки до полного растворения первоначально выпавшего мало характерного желтого
осадка PbI2. Охладить полученный раствор под краном, при этом PbI2 выпадет снова, но
уже в виде красивых золотистых кристаллов: PbI2 + 2I- = PbI2 v
6. Определение ионов хлора Cl- (качественное).
К 5 мл талого снега добавить 3 капли 10% раствора нитрата серебра AgNO3,
подкисленного азотной кислотой HNO3. Образуется осадок или муть: Ag+ + Cl- = AgCl v




слабая муть – 1-10 мг/л,
сильная муть – 10-50 мг/л,
хлопья – 50-100 мг/л,
белый творожистый осадок > 100 мг/л.
7. Определение сульфат ионов SO42- (качественное).
К 5 мл талого снега добавить 4 капли 10% раствора соляной кислоты HCl и 4 капли 5%
раствора хлорида бария BaCl2. Образуется осадок или муть: Ba2+ + SO42- = BaSO4 v




слабая муть – 1-10 мг/л,
сильная муть – 10-50 мг/л,
хлопья – 50-100 мг/л,
белый творожистый осадок > 100 мг/л.
Таблица. Результаты химического анализа проб талого снега
№ пробы
рН
Трасса «Алексеевка –
Воронеж» (проба №1)
6
Органические
вещества
лилово-розовое
окрашивание
ионы
2+
Pb
-
Cl-
SO42-
1-10 мг /л
слабая муть
-
Школьный двор
(проба №2)
7
лилово-розовое
окрашивание
-
-
-
Дорога пред школой
(проба №3)
7
лилово-розовое
окрашивание
-
-
-
Контрольный раствор
7
лилово-розовое
окрашивание
-
-
-
Проводя анализ на наличие катионов и анионов в пробах талого снега, использовали в
качестве контрольного раствора дистиллированную воду.
Анализ результатов исследования свойств талого снега и выводы.
На основании проведенных исследований физических и химических свойств талого снега
можно сделать следующие выводы:




анализ физических свойств проб талого снега показал, что наиболее близки
дистиллированной воде по прозрачности и запаху пробы № 2 и №3; механический
осадок присутствует во всех пробах, особенно велик в пробе №1, это можно
объяснить регулярной очисткой трассы «Алексеевка-Воронеж» от снега и
попаданием частиц на придорожную полосу;
показатель рН близок к норме (для атмосферных осадков нормально рН = 5 - 6) во
всех пробах;
исследование химического состава проб талого снега показали разную степень их
загрязнения: в пробе №1 обнаружено наличие хлорид-ионов, что объясняется
соседством с дорогой;
самыми чистыми оказались две пробы №2 (территория школы) и №3 (дорога перед
школой) – это можно объяснить низкой интенсивностью транспортного потока и
тем, что противогололёдные реагенты здесь не используются.
Заключение
По результатам работы я могу сделать следующие выводы:
1. Умеренная нагрузка на автодорогах, большая площадь зеленых насаждений оказывают
благотворное влияние на экологическое состояние территории школы.
2. Необходимо проведение ежегодного экологического исследования прилегающей
территории МОУ Глуховская СОШ.
3. Следует проводить дальнейшее озеленение территории школы и близлежащей
территории, внесены предложения администрации школы по высадке саженцев деревьев,
обладающих хорошей очищающей способностью. Вырастить саженцы предложено в
школьном питомнике.
4. Необходимо повышение экологической культуры и экологической грамотности
населения села Глуховка, в том числе и обучающихся школы.
Список литературных источников
1. Вредные химические вещества. Неорганические соединения элементов I-IV (VVIII) групп: Справ. изд. / А.Л.Бандман, Н.В. Волкова, Т.Д. Грехова и др.; Под ред.
В.А. Филова и др., - Л.: Изд-во «Химия», 1989 г.
2. Вредные химические вещества. Природные органические соединения. Изд. Справ.
– энциклопедического типа. Т. 7/Под ред. В. А. Филова. - СПб.: СПХФА, НПО
«Мир и семья-95», 1998 г.
3. Вредные вещества в промышленности. Справочник для химиков, инженеров и
врачей. Изд. 7-е, пер. и доп. В трех томах. Том III. Неорганические и
элементорганические соединения. Под ред. Н.В. Лазарева и И.Д. Гадаскиной, - Л.:
Изд-во «Химия», -1977 г.
4. ГОСТ 17.2.2.03-87. Охрана природы. Атмосфера. Нормы и методы измерений
содержания оксида углерода и углеводородов в отработавших газах автомобилей с
бензиновыми двигателями.
5. ГН 2.2.5.1313-03 Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в
воздухе рабочей зоны. – М.: Российский регистр потенциально опасных
химических и биологических веществ Минздрава России, 2003. - /Гигиенические
нормативы/.
6. Экологический мониторинг в школе. / Под ред. Коробейниковой Л.А. – Вологда:
Русь, 1998. - 212 с.
7. Следим за окружающей средой нашего города.9-11 кл, школьный практикум.
М.Владос, Под ред .Мансурова С.Е., Кокуева Г.Н. 2001.
8. СанПиН 2.1.6.1032-01 «Атмосферный воздух и воздух закрытых помещений.
Санитарная охрана воздуха. Гигиенические требования к обеспечению качества
атмосферного воздуха населенных мест».
9. Федеральный Закон от 10.01.2002 N 7-ФЗ. Об охране окружающей среды: Статья
11. Права и обязанности граждан в области охраны окружающей среды. Статья 52.
Требования в области охраны окружающей среды при установлении защитных и
охранных зон. 9. Химия и общество. Американское химическое общество, пер. с
англ. Канд.хим. наук М.Ю.Гололобов, М.Мир, 1995.
10. Химия и охрана окружающей среды. Элективный курс– ИТД «Корифей», Под ред
Баланова И.Н. 2007
11. Школьный экологический мониторинг. Т.Я. Ашихмина- М., «Агар», 2000.
12. http://biomodul.ru/ekologiya-gorod
13. http://www.mosgorzdrav.ru/mgz/komzdravsite.nsf/fa_MainForm?OpenForm&type=ka_h
omepage
14. http://real-usi.ru/node/137