I Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА АВТОМОБИЛЬНЫМ ТРАНСПОРТОМ В РАЙОНЕ ГИМНАЗИИ №117.

• Авторы
• Файлы работы
• Наградные документы

Коцобан Е.А. 1

---

1

Работа в формате PDF

218.6 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьника

Серьезную проблему для человека представляет не нехватка воздуха как такового, а его прогрессирующее загрязнение, особенно из-за выбросов автомобильного транспорта. Нам стало интересно узнать, как конкретно, проявляется негативное влияние автомобильного транспорта на атмосферу в городе Ростове-на-Дону.

Эта проблема для города Ростова-на-Дону более чем актуальна, так как индекс автомобилизации уже в 2005 году превысил на 30 пунктов свой критический уровень в 200 автомобилей на 1000 человек. В настоящее время по улицам нашего городя двигается более чем 2.000.000 грузовых и легковых автомобилей которые ежесекундно выбрасывают в атмосферу большое количество вредных для здоровья живых организмов веществ.

Цель работы: выяснить как автомобильные выбросы влияют на растительность города Ростова-на-Дону на примере хвойных деревьев.

При проведении работы решались следующие задачи:

1. отбор и изучение литературы по теме;

2. выбор методики проведения исследований;

3. выбор точек и установление объектов исследования;

4. изучение состояния хвои сосен: определение класса повреждения и усыхания хвои, продолжительность её жизни;

5. результаты проведённых исследований и их анализ (экспресс – оценка загрязнения воздуха).

6. Выводы по результатам выполненной работы.

Работа имеет и практическую значимость так как ее результаты могут внести определенный вклад в изучение общей картины загрязнения воздуха в городе Ростове-на-Дону.

Прежде чем начать самостоятельную учебно-исследовательскую работу по данной теме я ознакомилась с доступной мне литературой по данному вопросу.

Атмосферный воздух – основной компонент биосферы. Первый научный труд, в котором обобщаются представления об атмосфере, принадлежат Аристотелю, высказавшему предположение, что Земля имеет форму шара и

поэтому воздушная оболочка, ее окружающая, должна быть сферической. Это и выражается словом «атмосфера» (по-гречески «атмос» - пар, дыхание, а «сфера» - шар).

Известно, что человек без пищи может жить несколько десятков суток, без воды – несколько суток, а без воздуха – не более нескольких минут. Общее количество воздуха в атмосфере составляет 5,15*10т., а содержание в нем кислорода в пять раз меньше. Это очень много. И опасаться, что в перспективе его не хватит, очевидно, не следует, даже при возрастании потребления всеми живыми организмами и расхождения на производственные нужды.

Серьезную проблему для человека представляет не нехватка воздуха как такового, а его прогрессирующее загрязнение. Под загрязнением атмосферы понимают присутствие в ней одного или более ингредиентов, или их комбинаций в таких количествах и в течение такого времени, что они могут принести вред здоровью и чрезмерно повлиять на сложившийся уклад жизни.

Общие выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух по Ростовской области в 2004 году составили 741,731тыс.тонн, в 2005 году 769,894тыс. тонн, что на 28,163 тыс.тонн больше, чем в предыдущем, а в 2006 году – 839,493тыс.тонн, что на 97,762т.тонн больше, чем в 2004году и 69,599т.т. больше, чем в 2005году .

Основными загрязнителями воздушного бассейна на территории города являются: автотранспорт, тепловые электростанции, предприятия металлургии, химической, угольной промышленности и машиностроения. По данным представленным в «Экологическом вестники Дону», загрязнение воздуха на территории города Ростова-на-Дону неоднородно:

Как видно из данной карты, гимназия №117 располагается в пограничной зоне между районами сильного и минимального уровней загрязнения атмосферного воздуха.

Растения, чутко реагируют на состояние природной среды, являются важным элементом биологического мониторинга. Поэтому исследователи рассматривают растения как наиболее чувствительные и надёжные индикаторы загрязнённости атмосферы (Артамонов В.И., 1989). По мнению Артамонова В.И. индикатором загрязнённости атмосферы может служить сосна обыкновенная.

Методика исследования

1. Постановка эксперимента

Работа была выполнена в Западном жилом массиве города Ростова-на-Дону. Для выполнения данной работы было намечено 3 точки обследования (см. выше карту загрязнения Ростова-на-Дону):

№ 1 – парк Областной клинической больницы (контроль);

№ 2 – парк им. болгарского города-побратима Плевен (средний уровень нагрузки на атмосферу);

№ 3 – пересечение улиц Малиновского и Доватора (высокая степень нагрузки на атмосферу).

На территории данных точек обследования были выбраны для исследования по 3-5 сосен до 10 метров в высоту

Точки:

№ 1 – обследованы 5 сосен, № 2 – обследованы 3 сосны,

№ 3 – обследованы 4 сосны.

Обследования состояния хвои проводились согласно методике, взятой из сборника Алексеева С.Б. и Беккера А.М. “Изучаем экологию – экспериментально”.

Работа проводилась в сентябре-октябре 2015 года.

2. Методика выполнения работы:

1. Интенсивность движения автотранспорта выяснялась путем визуального подсчета количества автомобилей различного назначения в обоих направлениях в течение 1 часа. Индекс интенсивности движения является средним значением 10 наблюдений.

2. Для непосредственного расчета количества вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу, необходимо, прежде всего, знать, сколько топлива было затрачено автомобилями. Для определения количества использованного за 1 час топлива применялась формулу:

Q_i = L_i *Y_i ,

где:

Q_i - количество сжигаемого топлива за 1 час, л;

L_i - общий путь, пройденный каждым типом автомобилей за час, км;

Y_i - удельный расход топлива для каждого вида автотранспорта (л/км).

Затем нужно было подсчитать общее количество бензина и дизельного топлива, сжигаемого в двигателях автомашин

Q_бен = Q_легк + Q_груз + Q_автоб

Q_диз.т = Q_диз

Объем вредных веществ (отдельно по трем компонентам - угарному газу, углеводороду(пентану), диоксиду азота (IV) определен по формуле:

V_в = K_в * Q_т ,

где:

V_в - объем вредного вещества, выделяемого автомобилем ;

в - вид вредного вещества;

К -коэффициент, численно равный количеству выбросов соответствующего компонента (в литрах) при сгорании в двигателе автомобиля за 1 км.

Q - количество топлива, л

т - вид топлива.

1. В качестве растения-индикатора для исследования была выбрана сосна обыкновенная, которая по мнению Артамонова В.И. может являться индикатором загрязнённости атмосферы может. При выполнении данной работы мы руководствовались методикой, взятой из сборника Алексеева С.Б. и Беккера А.М. “Изучаем экологию – экспериментально”.

Этап 1. Намечают точки обследования, причем, чем выше антропогенная нагрузка, тем ближе друг к другу расположены точки обследования (1,5-3 км). Работу надо спланировать так, чтобы все обследования намеченной территории были проведены в течение 2-4 дней. В намеченной точке обследования находят сосны, произрастающие на открытом месте. Выбирают 3-5 деревьев высотой до 10 метров, отстоящие друг от друга на расстояние 10-15 метров. Если деревья высокие, то обследования проводят, используя один из боковых побегов в четвёртой сверху мутовке.

Этап 2. При обследовании состояния хвои определяется степень её повреждения и усыхания, а так же продолжительность жизни.

При этом объектом обследования является верхушечная часть ствола. Внимательно осматривают хвоинки участка центрального побега предыдущего года (второй сверху) и определяют по шкале класс повреждения и усыхания хвои (следует иметь в виду, что шипик на конце хвоинки всегда более светлый, поэтому его окраска не включается в оценку).

Класс повреждения хвои:

Класс усыхания хвои:

Продолжительность жизни хвои оценивают, обследуя верхушечную часть ствола за последние годы: каждая мутовка, считая сверху – это год жизни. Определяют, сколько лет сохраняется хвоя (максимальный возраст хвои), причём, если на самом нижнем из охвоенных участков часть хвоинок опала, то оценивают примерную долю сохранившихся. Таким образом, полный возраст хвои определяется числом участков ствола с полностью сохранённой хвоёй плюс доля сохранённой хвои на следующем за ним участке (См.рис.1).

Определив класс повреждения и продолжительность жизни хвои, можно оценить класс загрязнения воздуха по следующей таблице:

Условные обозначения класса загрязнения воздуха:

I – идеально чистый, IV – загрязнённый (“тревога”),

II – чистый, V – грязный (“опасно”),

III – относительно чистый (“норма”), VI – очень грязный (“вредно”).

Результаты исследования и их обсуждение:

В ходе исследований установлено, что:

1. В результате определения количества автомобилей получены следующие результаты:

Таблица 1 Количество единиц автотранспорта (1 участок - ул.339стрелковой дивизии)

Таблица 2. Количество единиц автотранспорта (2 участок - ул.Зорге/Стачки)

Таблица 3. Количество единиц автотранспорта (3 участок - ул.Малиновского/Доватора)

Таблица 4. Количество выброшенных вредных веществ

Результаты, полученные в ходе обработки данных исследований свидетельствуют о том, что количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу жилого района работающими автомобильными двигателями, велико, а воздуха для их разбавления до безопасной концентрации явно не достаточно.

2. Результаты исследовательской работы по определению степени вредного воздействия загрязненного воздуха на сосну обыкновенную.

Деревья сосны обыкновенной с контрольной точки (район парка Областной клинической больницы) в возрасте 25-30 лет достигают в высоту около 10 м, что соответствует первому классу бонитета. Диаметр ствола в среднем 9,8 см. Их кроны хорошо развиты, имеют правильную форму; побеги хорошо охвоены, присутствует хвоя с 1 по 5 год, цвет хвои темно-зеленый.

Для деревьев, произрастающих в среднезагрязненном (район парка Плевен) и сильнозагрязненном (район ул. Малиновского/Доватора) районах характерна значительно меньшая высота - около 6 м, что соответствует четвертому классу бонитета. Диаметр ствола - 6 см. Наблюдаются случаи суховершинности, нижние ветви также часто усохшие. Крона изрежена, многие ветви искривлены. Присутствует хвоя 1 и 2 годов, кое-где в незначительных количествах сохраняется хвоя 3 года. Цвет хвои желто-зеленый, присутствуют хлорозы и некрозы. Поверхность хвои покрыта серым налетом.

Исследования состояния хвои сосен, произрастающих в точках обследования показали следующие результаты:

Точка №1. Максимальный возраст хвои – 2 года; около половины хвоинок – без пятен, на остальных – небольшое число (1-6) мелких пятен жёлтого цвета, сухих участков на хвоинках нет, но 1 хвоинка – полностью сухая. Класс повреждения хвои – 2.

Точка №2. Максимальный возраст хвои – 2 года. На хвоинках – небольшие жёлтые пятна, их достаточно много. На 6 хвоинках – начинает усыхать кончик. Класс повреждения хвои – 2-3.

Точка №3. Максимальный возраст хвои – 2 года, но в нижней части участка ствола второго года жизни хвоинки расположены реже. На хвоинках мелких жёлтые пятна, на 3 хвоинках – пятна во всю ширину хвоинки, 2 хвоинки – сухие. Класс повреждения хвои – 2-3.

Полученные в ходе исследований результаты помещены в таблицу:

Данные обследования состояния хвои сосен.

Выводы и рекомендации

1. Выводы по результатам выполненной работы

Анализ полученных в ходе исследований результатов показал:

1. результаты, полученные в ходе обработки данных исследований свидетельствуют о том, что количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу жилого района работающими автомобильными двигателями, велико, а воздуха для их разбавления до безопасной концентрации явно не достаточно.

2. состояние атмосферного воздуха в районе гимназии №117 можно оценить как относительно чистое (“норма”).

3. выше степень загрязнения воздуха в районе парка Плевен – там его состояние можно оценить как близкое к загрязнённому (“тревога”).

4. более высокую степень загрязненности воздуха в районе перекрестка улиц Малиновского и Доватора, вероятно, можно объяснить влиянием автотранспорта, где наблюдается постоянное его наиболее интенсивное движение.

2. Рекомендации к использованию полученных результатов

1. Результаты данного исследования можно использовать в качестве одного из аргументов при решении вопроса об ограничении движения тяжелых грузовых автомобилей в черте города, с переносом маршрутов их движения на внегородские объездные дороги.

2. Результаты данного исследования можно использовать в качестве одного из аргументов при решении вопроса о необходимости строительства внегородских объездных дорог.

Список использованной литературы

1. Аксенов И.Я., Аксенов В.И. Транспорт и охрана окружающей среды. - М., 1986 г.

2. Алексеев С.В., Беккер А.М. Изучаем экологию – экспериментально. Санкт-Петербург, 1993.

3. Алексеев С.В. Практикум по экологии. - М., 1996 г.

4. Артамонов В.И. Зелёные оракулы. М.: Мысль, 1989.

5. Биоиндикация загрязнений наземных экосистем / Под редакцией Р.Шуберта. Пер.с нем. / М.: Мир, 1988.

6. Голубев И.Р., Новиков Ю.В. Окружающая среда и транспорт. - М., 1987 г.

7. Илькун Г.М. Газоустойчивость растений. Киев, 1971.

8. Загрязнение воздуха и жизнь растений. Л.: Гидрометеоиздат, 1988.

9. Краткий справочник школьника. 5-11 классы. /Авт. - сост. П.И. Алтанов и др. - М.,1997 г.

10. Энциклопедические очерки о природе и человеке. /Под ред. И.М.Максимова и др. - М.,1988 г.