VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Загрязнённость атмосферы в общественных местах города Жуковский

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Колчева Е.С. 1Шубина М.А. 1

---

1Муниципальное общеобразовательное учреждение-средняя общеобразовательная школа № 10 с углубленным изучением отдельных предметов

Добрынина Т.Ю. 1

---

1Муниципальное общеобразовательное учреждение-средняя общеобразовательная школа № 10 с углубленным изучением отдельных предметов

Работа в формате PDF

272.6 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

1Введение

1.1Актуальность

Поиск и устранение источников загрязнения – жизненно важная для всех людей задача. Загрязнение природы и окружающего нас мира приводит к тому, что вредные вещества попадают в наш организм: через воздух, через продукты, которые мы едим и через воду, которую мы пьем. У людей это вызывает множество тяжелых болезней: аллергии, астма и бронхиты и много другое. Специалисты-экологи занимаются изучением влияния человека на окружающую среду, и одна из их задач – определить влияние загрязнений на природу и не допустить большого ущерба, который плохо сказался бы и на людях. Для этого они ведут постоянное наблюдение за различными водоемами (реками, озерами и морями), за атмосферой в городах и на загрязняющих производствах, следят за здоровьем дикой природы, культурных растений и животных [1].

1.2Цель исследования

В результате исследования мы ожидаем узнать загрязненность воздуха в районах нашего города, которые люди часто посещают, и что его загрязняет. Это поможет реже задерживаться в грязных районах города и чаще проводить отдых в чистых местах.

1.3Метод исследования

Одним из методов поиска загрязненности атмосферы является исследование талого снега. У снега есть свойство впитывать вредные вещества из атмосферы. Таким образом, в снег могут попасть самые различные виды отходов. Снег может содержать в себе гораздо больше вредных веществ, чем атмосфера. Поэтому измерения содержания этих веществ могут производиться достаточно простыми методами и с высокой степенью надежности. [2]. Одним из таких методов является измерение pH воды, получаемой из талого снега. Уровень pH – это степень щелочности или кислотности воды [3].

Самый простой способ определения щелочности или кислотности воды – при помощи химических индикаторов, лакмусовых бумажек. Другой способ измерения уровня pH – использование pH-метра. Данные приборы работают по принципу измерения и сравнения напряжения на электрохимических частях – электроде сравнения, погруженном в раствор кислоты в стеклянной колбе, и электроде, погружающемся в исследуемый раствор [3]. В работе использовался рН-метр Kelilong 009(I).

1.4Задачи исследования

Задачи исследования:

– разработка плана и изучение техники проведения измерений;

– сравнение pH талого снега в разных участках города в разное время после выпадения снега;

– определение источников его загрязненности.

1.5Этапы работы

Этап 1: Поиск возможных источников загрязнения в нашем городе. Выбор мест проведения замеров. Выбор прибора для проведения замеров и подготовка его к работе.

Этап 2: Сбор и измерение pH проб талого снега.

Этап 3: Анализ результатов измерений:

Сравнение pH в разных участках города;

Сравнение pH в зависимости от времени после выпадения снега;

Поиск наибольшего\наименьшего уровня pH.

2Подготовка к проведению исследования

2.1Что может влиять на кислотность талого снега в нашем городе

В воздухе снег может впитать в себя разные вещества, в том числе и вредные. Вредные вещества могут быть щелочными и кислыми.

В нашем городе кислотность снега могут повысить углекислый газ и различные оксиды – продукты горения, которые получаются при сжигании бензина, угля, мусора и других продуктов на промышленных предприятиях, заводах и ТЭЦ. Если в пробе рН меньше 5.6, то это говорит о кислотных выпадениях в изучаемом районе [4].

Щелочные вещества, которые могут попасть в снег – это ионы различных металлов из выхлопных газов автомобилей, пыль от автомобильных дорог, пыль от железной дороги, а также – зола, которая может образовываться от сжигания угля на ТЭЦ и при горении мусора на свалках. Например, прошлым летом в Жуковском горела старая большая свалка бытовых отходов. Если pH снега больше 7 и достигает 8, то это говорит о большом количестве выхлопных газов, пыли или сажи в воздухе [5, 6].

2.2Выбор мест замеров

Для исследования мы выбрали места, которые мы часто посещаем, где бывает много людей, где близко находятся источник загрязнения и жилые дома (см. рисунок 1):

Перекресток ул. Гагарина и ул. Дугина: большое количество машин, рядом жилые дома, а совсем близко – студенческое общежитие.

Жуковский машиностроительный завод (ЖМЗ). Предприятие производственное – может загрязнять воздух. Рядом Жуковская ТЭЦ. ТЭЦ постоянно производит дым, который может содержать вредные вещества. Рядом находится спортивный комплекс Метеор, куда мы ходим на спортивные занятия. Измерения проводим в центре промышленной зоны между ТЭЦ и ЖМЗ.

Рисунок 1. Карта точек пробоотбора

Завод Froneri. Изготавливает мороженое и разные изделия из шоколада. Промышленные холодильники, возможно загрязняют воздух. Прямо за забором предприятия – жилые дома. Измеряем между заводом и ближайшим домом.

Ж/д станция Ильинская. Проходящие поезда и электрички и их грузы загрязняют воздух. С этой станции много людей уезжает на работу в Москву, в том числе наши родители.

Цаговский сквер. Здесь самая большая детская площадка в городе. Её посещает много детей. Рядом главная улица города.

Школа 10. Мы учимся в этой школе, проводим много времени в ней и хотим знать, каким воздухом мы дышим на прогулках.

Улица Дугина д. 17 (дом Кати Колчевой). Живем в 500 метрах от центральной улицы города, окна выходят в сторону улицы, но на 13 этаже. Возможно, газы от дороги не доходят до этой высоты. Снег собирали с подоконника.

Улица Гудкова д. 21 (дом Маши Шубиной). Дом находится в отдалении от центральной дороги и окна выходят в сторону от улицы. Возможно, дом защищает двор от загрязнений. Снег собирали во дворе.

Центральный парк культуры и отдыха. Парк находится в сосновом лесу. Деревья впитывают в себя углекислый газ. Можно предположить, что воздух в парке чище, чем в других местах. Это надо проверить.

Кратовское озеро. Окружено деревьями. Можно предположить, что там самый чистый воздух. На озере гуляет много людей.

2.3Выбор pH-метра

Для нашего исследования мы выбрали в интернет-магазине рН-метр Kelilong 009(I). Он не дорого стоил, о нём писали хорошие отзывы, в интернете о нем много информации, и он легко калибруется. Подготовка к работе, калибровка и измерения проводились по инструкции к прибору [7].

2.3.1Подготовка к работе

Для транспортировки рН-метр калибруют в кисло-солевом растворе и подсушивают. Поэтому при первом открытии колпачка прибора мы обнаружили белый налет на электроде. Налет убрали промыв в дистиллированной воде и вытерев сухой салфеткой.

Стеклянный электрод, по инструкции, требуется держать в сосуде с водой, подкисленной до pH равной 4. Для приготовления буферного раствора мы взяли специальный порошок Kelilong для приготовления калибровочного раствора с pH 4, 250 мл дистиллированной воды и приготовили раствор.

2.3.2Калибровка прибора

У абсолютно чистой воды pH 7. В дистиллированной или деионизованной воде, полученной из водопроводной, растворены газы: кислород, азот, углекислый газ, хлор и незначительное количество других. Из-за растворённой углекислоты и хлора вода имеет слабокислую среду и её pH составляет 5,4—6,6. Для получения полностью нейтральной воды её кипятят до полного удаления углекислого газа (в течение 30 минут) и хранят в герметичной таре. [8, 9]

У нас дома есть фильтр с обратным осмосом, а еще у нас есть доступ к дистиллятору в лаборатории. рН-метр показал, что у кипячёной фильтрованной воды рН 7.2, у свежей фильтрованной воды 5.9, а у дистиллированной воды из лаборатории, хранившейся без доступа воздуха, рН 7.0. Поэтому мы приняли решение, что рН-метр дополнительно калибровать не надо, и проверяли эти показания каждый раз при проведении новых измерений.

3Анализ результатов измерений

3.1Анализ результатов измерений по времени с момента выпадения снега

Составив таблицу измерений (см. Таблицу 1), мы построили графики pH в разных вариантах – по датам, по очередности измерения и т.д.

Таблица 1. Результаты измерений

Когда мы построили график изменения pH снега в зависимости от времени с момента выпадения снега, то мы заметили, что pH снега во всех местах сбора, кроме парка культуры и отдыха, повышается в зависимости от времени (см. Рисунок 2).

Рисунок 2. График изменения pH талого снега по г. Жуковский в зависимости от времени с момента выпадения снега

Все измерения во время выпадения снега были примерно на одном уровне, pH около 6.5, почти, как и у дистиллированной воды, но чуть-чуть выше. А когда время с момента выпадения снега увеличивается, pH растет везде, кроме парка культуры и отдыха, и к одной неделе в некоторых местах становится больше 8.

Это значит, что в снег из воздуха могут попадать выхлопные газы, пыль от железной дороги или сажа.

3.2Сравнение pH в разных участках города

Самым загрязненным местом за одну неделю после выпадения снега стал перекресток ул. Дугина и Гагарина. Близко к нему стоят Фронери, ТЭЦ и школа. Их все объединяет то, что они все находятся близко с дорогой, по которой ездит много машин. На перекрестке утром и вечером по рабочим дням постоянно пробки, иногда даже в выходные. На заводе Фронери со стороны, где проводили измерения, постоянно подъезжают, разгружаются и загружаются грузовые машины. Между ТЭЦ и ЖМЗ находится дорога, по которой в промышленную зону ездят грузовики, а в рабочие дни люди на работу. Около школы проходит оживленная улица, где в спальный район и из него ездит много машин. От них в воздух попадают пыль и выхлопные газы.

Цаговский сквер и станция Ильинская тоже стали сильно загрязненными участками через неделю после выпадения снега, но там нет роста pH через 1 день после выпадения снега. Это можно объяснить тем, что загрязненность там появляется из-за рабочей недели, ведь измерения «во время», «1 день», и «1 неделя» во всех местах проводились в воскресенье. У станции Ильинская ездят только электропоезда. Видимо, они не создают большого загрязнения. Зато, по рабочим дням туда ездит очень много машин, которые увозят утром людей на электричку в Москву, люди оставляют машины у станции, а вечером – забирают и едут домой. А Цаговский сквер находится возле огромной парковки ЦАГИ, да еще и между двумя основными улицами города, по которым в рабочие дни ездят почти все, кто работает в Жуковском.

Следующая группа похожих измерений – это Кратовское озеро, и наши дома. Здесь рост pH меньше. Кратовское озеро находится сильно в стороне от всех дорог, и частично окружено соснами. Дом Маши Шубиной тоже находится далеко от основных дорог, к тому же окна ее квартиры выходят во внутренний двор и в сторону реки Быковки. Квартира Кати находится на 13 этаже, поэтому до нас меньше доходят выхлопные газы с ул. Гагарина. Но при этом, рост pH все равно есть. Мы думаем, что это происходит потому, что выхлопные газы и пыль приносятся в Жуковский ветром из г. Москвы. Это происходит потому, что ветер часто дует от Москвы в сторону нашего города.

Из всех измерений выбивается Центральный парк культуры и отдыха. В отличие от всех остальных мест измерений, он находится в реликтовом сосновом лесу. Когда снег падает, он успевает набрать в себя вредные вещества из воздуха до того, как попадет в лес. Поэтому, у него в момент выпадения pH повышен. Но лес задерживает пыль и выхлопные газы. Поэтому, снег, попавший в лес, впитывает в себя только углекислый газ. И pH его при этом снижается.

3.3Выводы

Сделав анализ результатов измерений, мы поняли, что:

Загрязненность в нашем городе вызвана выхлопными газами и пылью от машин (это можно подтвердить еще и тем, что летом даже на подоконниках на нашем 13 этаже каждый день образуется черный слой пыли).

Кислотные вещества, сажа от ТЭЦ и пыль железной дороги не дают заметного загрязнения города, поскольку иначе графики были бы другими.

В нашем городе есть одно чистое место – это лес в Центральном парке культуры и отдыха. Кратовское озеро и детская площадка в Цаговском сквере не достаточно защищены деревьями от выхлопных газов машин.

Для улучшения экологии в городе можно сажать деревья, чтобы они задерживали пыль и выхлопные газы, и ездить на велосипедах, самокатах и роликах, ходить пешком, или хотя бы больше ездить на общественном транспорте, чтобы на улицах города было меньше машин.

4Список использованной литературы

Экологические проблемы // URL https://ecoportal.info/category/ecoproblem/

Соловьева Н. Е., Олькова Е. А., Алябьева А. А., Краева О. В. Исследование талой воды (снега) как показатель загрязнения атмосферы урбанизированной среды // Молодой ученый. — 2015. — №14. — С. 668-672. — URL https://moluch.ru/archive/94/21041/.

Катаева Г.Ю. Научно-исследовательская работа по экологии "Определение состояния атмосферы" // URL http://открытыйурок.рф/статьи/505549

Карибаева А., Койшиева Г.Ж. Изучение состава снежного покрова городской среды // Международный казахско-турецкий университет им. Х.А.Ясави, Туркестан, Республика Казахстан. — URL https://files.scienceforum.ru/pdf/2013/8461.pdf

Кузнецова В.Ф., Пикулева В., Подурец А.М. Загрязнение снежного покрова на территории города Сарова // URL http://sarpust.ru/2014/03/zagryaznenie-snezhnogo-pokrova-na-territorii-goroda-sarova/

Как измерить pH воды - вопрос, требующий решения // URL http://www.bwt.ru/useful-info/1045/.

Инструкция по эксплуатации рН метра “KL-009(I)”, производства компании “Kelilong Electron” Co.Ltd, КНР

Дистиллированная вода. Материал из Википедии — свободной энциклопедии // URL https://ru.wikipedia.org/wikiДистиллированная_вода

Деионизированная вода. Материал из Википедии — свободной энциклопедии // URL https://ru.wikipedia.org/wiki/Деионизированная_вода