Исследование снежного покрова города Когалыма

XI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Исследование снежного покрова города Когалыма

Аскерова Х.А. 1
1МАОУ СОШ№1
Нугманова Л.М. 1Тулпарова М.М. 1
1МАОУ СОШ №1
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Один из самых моих любимых школьных предметов – это биология. На этом уроке мы узнаем много нового и интересного. Именно здесь я впервые узнала об одной из наук о природе – экологии. Экология - это наука о связях между живыми организмами и окружающей средой. Одной из задач данной науки является изучение влияния деятельности человека на окружающую среду. К сожалению, далеко не всегда эта деятельность оказывается безопасной для всего живого, в том числе и для самого человека. Здоровье человека во многом зависит от экологической обстановки: чистоты воздуха, воды, почвы. Мне стало интересно, а какова экологическая обстановка в нашем городе? Насколько чист воздух, которым мы дышим? Какие загрязняющие факторы на него влияют?

Источники загрязнения атмосферного воздуха делятся на естественные (природные) и искусственные (транспортные, производственные, бытовые). Для определения чистоты воздуха существует несколько методов: по растениям, по лишайникам, по величине автотранспортной нагрузки и запыленности воздуха, по снегу. Меня заинтересовал последний способ, так как была зима и снега в нашем регионе очень много. Снежный покров накапливает в себе практически все вещества, поступающие в атмосферу. Поэтому снег можно рассматривать как своеобразный показатель загрязнения окружающей среды.

Гипотеза: по состоянию снежного покрова можно определить уровень загрязненности атмосферного воздуха.

Цель работы: исследование чистоты снежного покрова в разных районах города Когалыма как показателя чистоты воздуха.

Задачи:

изучить литературу по данной теме;

провести анкетирование среди учащихся МАОУ СОШ №1;

отобрать пробы снега;

провести эксперимент для определения чистоты снежного покрова.

Объект исследования: уровень загрязненности атмосферного воздуха в разных районах города Когалыма.

Предмет исследования: чистота снежного покрова.

Методы исследования: поиск информации, анкетирование, интервьюирование, эксперимент, наблюдение, сравнение, анализ.

Глава 1.Чистота снежного покрова как показатель чистоты воздуха

1.1.Что такое снег?

Снег – это твёрдые атмосферные осадки, выпадающие из облаков в виде снежинок - снежных (ледяных) кристаллов, очень разнообразных по форме, но имеющих в основе шестиугольную пластинку. [1] Снег выпадает из низких и очень холодных облаков при температуре воздуха, близкой к температуре замерзания, при которой ледяные кристаллы достигают поверхности земли, не тая. Снег в результате таяния превращается в воду. В некоторых регионах снег бывает красным, зелёным, голубым. Причина - бактерии, грибки, пыль, содержащиеся в воздухе. [2] Снежный покров – прекрасная возможность для исследования загрязнений природной среды. Он обладает рядом свойств, делающих его удобным показателем загрязнения не только самих атмосферных осадков, но и атмосферного воздуха.

Таким образом, одним из способов изучения чистоты воздуха является исследование снежного покрова, так как он накапливает в своем составе практически все вещества, поступающие в атмосферу. В связи с этим, снег можно рассматривать как своеобразный индикатор чистоты воздуха.

2.2. Основные источники загрязнения воздуха

В большинстве городов мира воздух загрязнён. То, чем он засорён трудно увидеть и ощутить, но ежегодно на головы жителей городов «падает» около 100 кг загрязняющих веществ. [3] Для современных населенных пунктов характерно сильное загрязнение атмосферного воздуха, которое зависит от размеров поселения, развития промышленности и количества транспорта.

Вредные вещества, выбрасываемые предприятиями, котельными, автомобильным и железнодорожным транспортом, накапливаются в снегу и с талыми водами поступают в открытые и подземные водоемы, загрязняя их. Наш регион известен своей газовой и нефтедобывающей промышленностью. А ведь большая часть выбросов в атмосферу в нашем регионе (около 80%) приходится на предприятия именно этих отраслей промышленности. К счастью, в нашем городе не так много предприятий, но даже те, которые есть, в основном, находятся вдали от жилого сектора. Предприятия города Когалыма имеют дорогостоящие очистные сооружения, которые позволяют сократить количество вредных выбросов в атмосферу. Это предприятия: Дружбанефть, Когалымнефтегаз, Когалымнефть, Когалымский завод химических реагентов и другие.

Вредные соединения в составе выхлопных газов, дыма дизелей поднимаются в воздух, а затем оседают на поверхности снежного покрова и остаются там до начала тепла. Кроме этого, дороги зимой посыпают песком, реагентами во избежание гололеда. Таким образом, в составе снега можно выделить мельчайшие частицы пепла, выбрасываемые с выхлопными газами автомобилей или с дымом, сажу, частицы вредных металлов.

Природные условия также влияют на степень загрязнения. Летом деревья улавливают листьями загрязняющие частицы, которые растворяются за счёт различных видов осадков: дождя, росы или тумана. Зимой же такие выбросы осаждаются осадками в виде снега, и можно увидеть «след», оставляемый загрязнениями. [4] Отсюда можно сделать вывод о том, что снег – чуткий показатель загрязнённости воздуха.

Зимой  на полную мощность работают котельные, дым из их труб виден издалека. В нашем городе дома отапливаются при помощи мазута и газа, продукты горения выбрасывается в атмосферу, а затем оседают на снежном покрове. Котельные должны быть оснащены специальными установками, очищающими дым от механических примесей. Котельные нашего города такие установки имеют. При этом загрязнение распространяется на очень большое расстояние от его источника, в зависимости от направления ветра.

Чистота воздуха значительно зависит от деятельности человека. Только от нас зависит, будет снег белым и пушистым или же станет грязным и опасным. Снег – это часть нашего дома–природы, в котором мы живём, его чистота влияет на нашу жизнь, и поэтому, так важно обращать на эту проблему как можно больше внимания.

1.3.Транспорт – основной источник загрязнения атмосферы города Когалыма

Основным источником загрязнения атмосферы в нашем городе независимо от времени года является автотранспорт. Об этом нам рассказала ВРИО инспектора по пропаганде БДД ГИБДД ОМВД России по г. Когалыму, старший лейтенант полиции Данилова Ирина Викторовна. Во время нашей беседы, она рассказала, что максимальное выделение угарного газа происходит при маневрировании, торможении, разгоне автомобиля. Угарный газ - это продукт сгорания топлива автомобиля. Человек ощущает угарный газ по запаху или цвету, он является опасным ядом. Ирина Викторовна отметила, чтобы создать условия для безостановочного движения транспорта, необходимо увеличить количество транспортных развязок, грамотно расставить светофоры в городе. Количество автомашин, зарегистрированных в городе за последние три года, по данным Когалымского ГИБДД, выросло на 2330 единиц, вместе с этим растёт выброс вредных веществ в атмосферу.

Каждый легковой автомобиль выбрасывает в окружающую среду в среднем 14 кг резиновой пыли, а грузовой автомобиль или автобус – 92 кг. [5]

Железнодорожный транспорт, по сравнению с автомобильным, наносит меньше вреда. Но тепловозы, на которых установлены дизельные силовые установки, негативно влияют на атмосферу, поскольку в отработанных газах присутствуют вредные вещества. Также, сжигание топлива в составах влечет за собой выделение вредных продуктов сгорания. [6]

Таким образом, мы видим, что транспорт не только приносит людям пользу, но и является одним из главных загрязнителей окружающей среды, особенно атмосферного воздуха в нашем городе. И эта проблема очень актуальна, так как количество автомобилей в городе Когалыме, к сожалению, растет, поэтому говорить об улучшении экологической обстановки мы не можем.

Глава 2. Практическая часть

2.1. Результаты анкетирования среди учащихся

В ходе нашей работы мы решили выяснить, как мои сверстники осведомлены о состоянии окружающей среды в нашем городе. Для этого мы провели анкетирование среди учащихся начальных классов нашей школы. Им было предложено ответить на следующие вопросы:

1. Как ты думаешь, снег чистый?

2. Как ты думаешь, опасен ли грязный снег для здоровья человека?

3. Как ты думаешь, где в нашем городе самый грязный снег?

4. Чем загрязняется снег в нашем городе?

Анализ ответов показал, что большинство опрошенных ребят имеют представление о данной проблеме. Они считают снег грязным, поэтому опасным для здоровья человека. Ребята уверены, что самый грязный снег у автодорог, а самый чистый в лесу. А причиной загрязнения снега считают выхлопные газы автомашин (Приложение 1).

2.2. Исследование снежного покрова города Когалыма

Перед началом исследований снежного покрова мы подготовили необходимые материалы и оборудование: ёмкости, мерные стаканчики, весы, фильтры, наклейки для ёмкостей. Чтобы результаты были наиболее объективными, мы решили взять заборы снега в разных местах города, так как загрязняющие факторы не везде одинаковые. Итак, чтобы определить чистоту снежного покрова, мы взяли 5 проб: у леса, у обочины автодороги, у железнодорожного полотна, на школьном дворе и у котельной. Заборы проб мы осуществляли в прозрачные стеклянные ёмкости одинаковых размеров, причем пробы брали, не нарушая структуру снежного покрова (Приложение 2, рис. 1-5).

В опыте №1 мы определяли внешний вид и состояние снега (Приложение №2, рис.6). Самым белым и чистым снег оказался в пробе №1 (лес). Кроме того, он был пушистым, мелкозернистым, рыхлым и рассыпчатым. По твёрдости снег был мягким (Приложение 2, рис.7).

Снег из пробы №2 (автомобильная дорога по улице Нефтяников) был самого грязного серого цвета. Сверху наблюдалась плотная ледяная корка, а внизу - крупнозернистый снег. Снежки из этого снега не лепятся, но при этом наблюдалась твердость. В пробе снега, взятой у автодороги, наблюдался мусор, который являлся в основном искусственного происхождения (Приложение 2, рис.8). Надо отметить, что на цвет снега из пробы №2 повлияло наличие песка и реагентов, которыми посыпают дорогу от гололеда. Вредные выбросы автомобилей также повлияли на цвет и качество снега.

В нашем городе, а точнее на окраине его левобережной части, как и во многих городах, есть железнодорожный вокзал. Проба №3 была взята именно там (Приложение 2, рис.9). Анализ снега в ёмкости показал, что он грязно-серого цвета, содержит мусор органического происхождения. По железной дороге перевозят большое количество грузов разного происхождения: нефтепродукты, строительные грузы, лесные грузы - значит, есть вероятность попадания загрязняющих веществ органического происхождения на снежный покров.

Проба №4 – это снег со двора нашей школы, которая находится по адресу Набережная 55а (Приложение 2, рис.10). В данной пробе снег беловато-серый, крупнозернистый, довольно плотный и твёрдый. На поверхности покрова встречается мельчайший мусор и пыль. Особого влияния на почву такой мусор не оказывает. Небольшую серость цвету придает то, что к школе постоянно подъезжает автомобильный транспорт и его выхлопные газы оседают на поверхность снега. Снег периодически вывозится с территории школы, и он не успевает сильно загрязняться.

В пробе №5 (котельная по улице Таллиннская) цвет снега беловато-серый (Приложение 2, рис.11). По качеству он мелкозернистый, сухой и твёрдый. На поверхности снега можно наблюдать небольшой темный налёт. Очевидно, что эти частички пыли попадают сюда из труб котельной. Для отопления жилых помещений нашего города используется мазут, иногда не сгоревшие частицы топлива или примеси попадают вместе с дымом в атмосферу, а затем осаждаются на снегу. Так как количество этих загрязнителей очень мало, какого-либо серьёзного влияния на состав почвы и воздуха они не оказывают. Причем дым из высоких труб ветром уносит далеко за пределы котельной.

Таким образом, первый опыт показал, что в пробах снег имеет неодинаковый цвет и структуру. Это объясняется тем, что количество загрязняющих факторов воздуха различно в разных местах города и неодинаково отражается на снежном покрове. Самый грязный снег - около автодороги и железнодорожного полотна, а самый чистый и пушистый снег тот, который взят в лесу.

2.3. Выявление уровня загрязнения талой воды

Познакомившись с необходимой литературой, мы выяснили, что проводя некоторые эксперименты со снегом, необходимо его растопить, в результате чего получится талая вода. Таким образом, станет возможным определить следующие показатели: прозрачность, наличие осадка, интенсивность запаха. [6]

Поместив все 5 проб в теплое помещение, мы растопили снег в емкостях (Приложение 3, рис.1-2). Эксперименты с талой водой мы проводили в лаборатории кабинета химии школы №1. Помощь в проведении экспериментов нам оказала учитель химии Заболотских Вера Петровна.

Опыт №2 заключался в определении прозрачности талой воды во всех пробах (Приложение 3, рис.3). Наблюдение показало, что самая прозрачная вода в пробах №1 (лес) и №4 (школьный двор). В пробах №2 (обочина автодороги) и №3 (железнодорожное полотно) прозрачности не наблюдается, вода мутная, грязная, имеет коричневый оттенок, причем в пробе №3 прозрачность больше, чем в пробе у обочины автодороги, но цвет более насыщенный. В пробе №5 (котельная) вода более-менее прозрачная, но с примесями.

Опыт №3 мы проводили для выявления осадка в талой воде. Для этого опыта нам понадобились фильтры, которые мы пронумеровали согласно номерам проб, мерные стаканчики и весы для определения веса фильтров до и после фильтрации воды в пробах. На электронных весах мы взвесили бумажные фильтры, так как вес у них разный из-за различной плотности бумаги (Приложение 4, рис.1,2,3). Результаты взвешивания зафиксировали в таблице (Приложение 4, таблица 1). Стеклянной палочкой мы размешали воду в емкостях для равномерного распределения осадка и вылили пробы талой воды в мерные стаканчики с одинаковым объемом 100 миллилитров (Приложение 5, рис 1,2,3). Мы пропустили образцы проб из стаканчиков через фильтры (Приложение 5, рис. 4,5,6,7,8). Через определенное время, когда вся вода была профильтрована, поместили фильтры сушиться. Уже до взвешивания фильтров можно было на глаз определить, что количество примесей, оставшихся на них, во всех пробах отличается (Приложение 5, рис.9). После того, как фильтры высохли, мы взвесили их повторно (Приложение 5, рис.10-14). Результаты снова зафиксировали (Приложение 4, таблица 1). Проведя анализ полученных результатов, мы сделали вывод, что самое большое количество примесей - в пробах №2 и №3. Фильтр пробы №1 вес не изменил, а вес фильтров №4 и №5 после фильтрации изменился незначительно.

Таким образом, мы можем сказать, что снег в пробе, взятой у обочины автодороги, содержит наибольшее количество загрязнителей.

С помощью опыта №4 мы определили запах талой воды на наличие искусственных загрязнителей. Для этого мы закрыли колбы с отфильтрованной водой и взболтали (Приложение 6, рис.1). Открыв крышки, определяем запах воды согласно таблице 2 (Приложение 6, рис.2,3). В химической науке запахи оцениваются при t 20° и 60° по 5-бальной системе согласно таблице 3 (Приложение 6). [7] Мы определили интенсивность запаха и зафиксировали результаты при t 20° (Приложение 6, таблица 4, рис.4,5,6). Чтобы нагреть воду в колбах, поместили их на водяную баню и довели до 60° C, при этой температуре запахи становятся наиболее интенсивными (Приложение 6, рис.7,8). Снова взболтали воду в колбе и определили запах по 5-ти бальной шкале в каждой пробе (Приложение 6, рис.9, 10). Результат зафиксировали в таблицу 4. Считается, что допустимый запах воды не должен превышать 2-х баллов.

Опыт показал, что пробы, взятые в лесу, около школы и у котельной имеют допустимые значения (1 и 2 балла). Пробы снега возле обочины автодороги – заметную интенсивность (3 балла), у железнодорожного полотна превышают норму и имеют очень сильную интенсивность (5 баллов) (Приложение 6, таблица 4).

Результаты проведенных опытов показали, что самый чистый снег оказался в лесу и школьном дворе, а самый грязный – у автодороги и железнодорожного полотна.

Заключение

Таким образом, гипотеза, выдвинутая нами в результате проведенных экспериментов, подтвердилась. Чистота снежного покрова в разных местах нашего города неодинакова и зависит от загрязняющих факторов. Наибольшее количество источников загрязнения (выхлопные газы, мусор, продукты горения и других) наблюдается возле автомобильных дорог и у железнодорожного полотна. Соответственно, можно сделать вывод о том, что и воздух здесь будет загрязненным и неблагоприятным для дыхания. Поэтому, жителям города необходимо чаще проводить время там, где воздух по-настоящему чистый и полезный - это лесные массивы, которых в городе Когалыме достаточно много. Мы убедились, что с помощью снега можно определять уровень загрязненности воздуха. Анкетирование среди учащихся показало, что ребята нашей школы правильно определили места, где уровень загрязненности снега выше и им не безразлична экологическая обстановка, которая их окружает. Мы должны бережно относиться к природе, беречь ее, потому что от ее чистоты зависит наше благополучие и здоровье. Так как основным загрязняющим фактором в нашем городе является автомобильный транспорт, количество которого растет с каждым годом, мы можем надеяться, что в ближайшем будущем на наших дорогах появятся экологически чистые электромобили.

Список литературы

Большая советская энциклопедия.- Москва, 1986 г.

«Детская энциклопедия»//Познавательный журнал.- 2005г.- №12

https://school-science.ru/2/1/30638

https://tion.ru/blog/zagryaznenie-okruzhayushchej-sredy/

http://www.nashaucheba.ru/v40012/?cc=1&page=16

Новаковский, Б.А. и др. Оценка загрязнения снежного покрова. Экология и промышленность России, 1999. №12

Чижевский А.Е. Я познаю мир. Детская энциклопедия. Экология. – Москва: Издательство АСТ, 1999 – 260с.

П Р И Л О Ж Е Н И Е

Приложение 1 Результаты анкетирования учащихся МАОУ СОШ №1

Приложение 2

Исследование снежного покрова города Когалыма

Рис.1 Забор пробы №1 Рис.2 Забор пробы №2 Рис.3 Забор пробы №3

(лес) (обочина автодороги) (железнодорожное полотно)

Рис.4 Забор пробы №4 Рис.5 Забор пробы №5

(школьный двор) (котельная)

Опыт №1 Сравнение проб на цвет и вид

Рис. 6 Пробы снега

Рис.7 Цвет и вид пробы №1 Рис.8 Цвет и вид пробы №2 Рис.9 Цвет и вид пробы №3

Рис.10 Цвет и вид пробы №4 Рис.11 Цвет и вид пробы №5

Приложение 3 Опыт №2 Определении прозрачности талой воды

Рис.1 Помещение проб в теплое Рис.2 Образование талой воды

помещение

Рис.3 Определение прозрачности талой воды

 

Приложение 4 Опыт №3 Определение осадка в талой воде

Рис. 1, 2,3 Взвешивание фильтров

Таблица 1. Результаты взвешивания фильтров до и после фильтрации

Проба

Вес до фильтрации, мг

Вес после фильтрации, мг

Разница

Проба 1 (лес)

1,07

1,07

0

Проба 2 (обочина автодороги)

1,03

1,3

0,27

Проба 3 (железнодорожное полотно)

1,03

1,05

0,02

Проба 4 (школьный двор)

1,03

1,03

0

Проба 5 (котельная)

1,02

1,03

0,01

Приложение 5

Опыт № 3 Определение осадка в талой воде

Рис. 1,2,3 Подготовка талой воды к фильтрации

Рис. 4, 5, 6, 7, 8 Фильтрация талой воды

Опыт № 3 Определение осадка в талой воде

Рис.9 Осадок на фильтрах после фильтрации

Рис.10 Взвешивание фильтра Рис.11 Взвешивание фильтра Рис.12 Взвешивание фильтра пробы №1 после фильтрации пробы №2 после фильтрации пробы №3 после фильтрации

Рис.13 Взвешивание фильтра Рис.14 Взвешивание фильтра

пробы №4 после фильтрации пробы № 5 после фильтрации

Приложение 6

Опыт № 4 Определение запаха талой воды на наличиие

искусственных загрязнителей

Рис. 1 Подготовка проб к определению запаха Рис 2, 3 Определение запаха по таблице №2 (взбалтывание и закрытие крышкой)

Таблица 2. Характер и род запаха воды естественного происхождения

Характер запаха

Примерный род запаха

Ароматический

Болотный

Гнилостный

Древесный

Землистый

Плесневый

Рыбный

Сероводородный

Травянистый

Неопределенный

Огуречный, цветочный

Илистый, тинистый

Фекальный, сточной воды

Мокрой щепы, древесной коры

Прелый, глинистый

Затхлый, застойный

Рыбы, рыбьего жира

Тухлых яиц

Скошенной травы, сена

Не подходящий под предыдущие определения

Опыт № 4 Определение запаха талой воды на наличиие

искусственных загрязнителей

балл

Интенсивность запаха

Характеристика

0

1

2

3

4

5

Никакой

Очень слабая

Слабая

Заметная

Отчетливая

Очень сильная

Отсутствие ощутимого запаха

Запах, не поддающийся обнаружению, но обнаруживаемый в лаборатории опытным исследованием

Запах, не привлекающий внимания, но обнаруживаемый, если на него обратить внимание

Запах, легко обнаруживаемый и дающий повод относиться к воде с неодобрением

Запах, обращающий на себя внимание и делающий воду непригодной для питья

Запах настолько сильный, что вода становится непригодной для питья

Таблица 3. Интенсивность запаха воды

Таблица 4. Результаты определения интенсивности запаха талой воды

Проба

Интенсивность воды при t 20 °

Интенсивность воды при t 60 °

Проба 1 (лес)

Проба 2 (обочина автодороги)

Проба 3 (железнодорожное полотно)

Проба 4 (школьный двор)

Проба 5 (котельная)

0

2

4

1

1

1

3

5

2

1

Рис. 4,5,6 Определение интенсивности запаха при t 20°

Опыт № 4 Определение запаха талой воды на наличиие

искусственных загрязнителей

Рис. 7,8 Нагревание талой воды в пробах до t 60°

Рис 9,10 Определение интенсивности запаха при t 60°

Просмотров работы: 103