XVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Снежный покров как индикатор загрязнения окружающей природной среды в г. Лесосибирске

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Степанова Е.А. 1

---

1МБОУ «Лицей» г. Лесосибирска

Савельева Надежда Евгеньевна 1

---

1МБОУ «Лицей» г. Лесосибирска

Работа в формате PDF

12.3 MB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность

В последние годы неукоснительно растет интерес к проблеме экологии на всех уровнях. В Красноярском крае принимаются решения по улучшению экологической обстановки, снижению негативного воздействия промышленных центров региона. В частности, на территории края продолжается реализация концепции экологической политики региона до 2030 года. Однако, в государственном докладе «О состоянии и охране окружающей среды в Красноярском крае в 2021 году» отмечается, что уровень загрязнения атмосферного воздуха в г. Лесосибирск характеризуется как «очень высокий» [2]. На территории города находятся лесоперерабатывающие и лесохимические предприятия, оказывающие влияние на загрязнение воздуха. В связи с тем, что снежный покров является эффективным индикатором, позволяющим судить о загрязненности окружающей среды, мы определили цель нашего исследования — изучение характеристик снежного покрова как индикатора загрязнения окружающей природной среды г. Лесосибирска.

Объект исследования - загрязнение окружающей природной среды.

Предмет исследования - снежный покров как индикатор загрязнения окружающей природной среды г. Лесосибирска.

Задачи исследования:

Изучить литературу по проблеме загрязнения окружающей природной среды на примере г. Лесосибирска.

Выявить основные источники загрязнения снежного покрова в г. Лесосибирске.

Подобрать методики для изучения физических и биоиндикационных параметров снега и талой воды.

Провести исследование, направленное на изучение физических и биоиндикационных параметров снега и талой воды, сделать выводы.

Методы исследования:

1. Анализ литературы исследования.

2.Экспериментальные методики (характеристика снежного покрова, определение прозрачности талой воды, Определение цвета талой воды, Определение интенсивности запаха талой воды, рН-анализ талой воды, исследование снега методом биоиндикации (автор - Мансурова С.Е.)).

3. Качественный и количественный анализ результатов.

Практическая значимость: Использование данной работы на уроках биологии в 8-9 классах. Результаты исследования планируем использовать для разработки экологического проекта, направленного на формирование осознанного потребления (минимизация бытовых отходов и их сортировка, развитие экопривычек).

1. ПРОБЛЕМА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ НА ПРИМЕРЕ Г. ЛЕСОСИБИРСКА

Загрязнение окружающей природной среды в г. Лесосибирске

В г. Лесосибирске сосредоточены градообразующие лесоперерабатывающие и лесохимические предприятия, которые выбрасывают в атмосферу 49 химических веществ с суммарной мощностью 10,3 тыс.т/год (более 100 кг на 1 жителя в 2021 году). При этом метеорологические условия являются неблагоприятными для рассеивания загрязняющих атмосферу веществ и самоочищения ее от выбросов. В 2021 г. в г. Лесосибирск уровень загрязнения атмосферного воздуха характеризовался как«очень высокий» (ИЗА5 ≥14). Приоритетными загрязняющими примесями в атмосфере являются: бенз(а)пирен, формальдегид, диоксид азота, фенол, взвешенные вещества. В течение года зафиксированы случаи превышения ПДКм.р. по взвешенным веществам и оксиду углерода[2].

Основным источником централизованного хозяйственно-питьевого водопользования для 3 водопроводов г. Лесосибирска является р. Енисей. При этом вследствие нерациональных решений по размещению и техническому обустройству как водопроводов и сооружений по очистке сточных вод, часть последних сбрасываются в р. Енисей в черте города. Вследствие этого питьевая вода, подаваемая населению, не отвечает гигиеническим нормам по концентрациям железа, фтора, марганца, хлорированных углеводородов (хлороформ, четыреххлористый углерод) и бактериологическим показателям. Из-за содержания в ней мышьяка, свинца и хлорированных углеводородов создаются канцерогенные риски.

У населения г. Лесосибирска регистрируются повышенные уровни заболеваемости, достигающие 862,7 случая на 1000 человек. При этом, по сравнению с жителями в целом Красноярского края, население Лесосибирска достоверно больше страдает болезнями органов дыхания и системы кровообращения в 1,4 раза, заболеваниями кожи в 1,9 раза, врожденными пороками и аномалиями развития в 1,8 раза, инфекционными и паразитарными болезнями в 1,6 раза. По уровню, структуре и тенденциям заболеваемости злокачественными новообразованиями население г. Лесосибирска достоверно не отличается от аналогичных показателей среди жителей Красноярского края и Российской Федерации. Однако темп прироста заболеваемости у населения г. Лесосибирска значительно больше и составляет 5,2 %, тогда как в Красноярском крае - 1,6 %, в России - 1,5 % [5].

У детей г. Лесосибирска при медицинских осмотрах выявлялись признаки полигиповитаминоза у 10,6-20 % детей, зоб I-II степени - у 30 % детей. Дисбаланс микроэлементов может быть связан с повышенным содержанием в питьевой воде железа.

Таким образом, сосредоточение предприятий лесоперерабатывающей промышленности в малом по численности населения сибирском городе при нерациональных технико-экономических и социально-экономических решениях по охране окружающей среды, оснащению современными высокоэффективными сооружениями по очистке выбросов, сточных вод и водоподготовке, способствует формированию эколого-гигиенического неблагополучия, ограниченных возможностей для приобщения населения к здоровому образу жизни и неудовлетворительных показателей состояния здоровья населения.

1.2.Источники загрязнения снежного покрова

Загрязнение – привнесение в среду или возникновение в ней новых, обычно не характерных для нее физических, химических, биологических факторов, приводящих к превышению в рассматриваемое время естественного среднемноголетнего уровня концентраций перечисленных агентов в среде, и, как следствие, к негативным воздействиям на людей и окружающую среду [3].

Выпавший на земную поверхность снег формирует снежный покров – уникальный слой, способный качественно и количественно характеризовать содержание загрязнителей в атмосферных осадках, накапливающихся в толще снега в течение зимнего периода.

Основными источниками загрязнения снегового покрова являются автомобильный транспорт, промышленность и жизнедеятельность человека. Автомобильный транспорт оказывает комплексное влияние на снеговой покров. В качестве основных продуктов-загрязнителей, поступающих от автомобильного транспорта, можно выделить: продукты сгорания топлива, протечки горюче-смазочных материалов (ГСМ) и постоянное поддержание в воздухе дорожной пыли. Из-за большого числа автомобилей и при недостатке мер по уборке загрязнений, проезжая часть является самый грязным пространством в городе.

На территории города находятся лесоперерабатывающие и лесохимические предприятия, которые значительно влияют на загрязнение воздушного бассейна. Общая масса загрязняющих веществ, поступающих ежегодно в атмосферу, составляет более 16,5 тыс. тонн (0,3 т выбросов на 1 жителя Лесосибирска) [2].

Бытовые отходы так же загрязняют снежный покров. Наибольшее загрязнение наблюдается вокруг жилых домов, мест скопления людей.

Перечень негативных факторов дополняется наличием железной дороги в городской черте.

Таким образом, мы отмечаем, что основными источниками загрязнения снежного покрова в г. Лесосибирске являются лесоперерабатывающие и лесохимические предприятия, автомобильный транспорт и жизнедеятельность человека.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ СНЕЖНОГО ПОКРОВА В

Г. ЛЕСОСИБИРСКЕ

Организация и методы исследования

Исследование снежного покрова и талой воды мы проводили в марте-апреле 2022 г на территории г. Лесосибирска (южная часть). Нами были выбраны 3 площадки: площадка 1 — возле дома (ул. Привокзальная, 11), площадка 2 — территория МБОУ «Лицей», площадка 3 - автомобильная дорога (центральная улица Победы около пешеходного перехода).

Характеристика снежного покрова

Визуально определяются характеристики снежного покрова: цвет, вид, влажность, твердость.

Цвет снега: белый, беловато-серый, серый, голубовато-серый.

Категории вида: свежевыпавший, ледяная корка, мелкозернистый, крупнозернистый.

По влажности снег подразделяется на сухой (образует непрочные комья, ссыпается с лопаты, большей частью рыхлый и рассыпчатый) и влажный (очень липкий, хорошо лепится в снежок, может образовывать крупные шары и глыбы).

Под твердостью снега понимают его сопротивление вдавливанию: очень мягкий (проникает четыре пальца), мягкий (проникает один палец), твердый (проникает карандаш), очень твердый (проникает линейка или лезвие ножа).

Изучив различные источники информации, мы выделили следующие свойства талой воды, которые мы будем исследовать: прозрачность, цвет, запах, pH анализ, токсичность [3, 4].

2. Определение прозрачности талой воды

Для определения прозрачности проб талой воды в прозрачную емкость наливается определённое количество воды, через которую просматривается печатный текст, напечатанный жирным шрифтом № 14. Перед замером воду необходимо взболтать. Прозрачность зависит от количества взвешенных частиц органического и неорганического происхождения. Каждую пробу нужно сравнить с контрольным образцом – питьевой водой. Вода может быть прозрачной, слабо мутной, сильно мутной.

3. Определение цвета талой воды

Качественная оценка цветности воды проводится путем сравнения ее с дистиллированной водой на фоне листа белой бумаги. Вода может быть бесцветной, светлосерой, буро-зелёной, зеленоватой, желтоватой.

4. Определение интенсивности запаха талой воды

Для определения запаха в чистую широкогорлую колбу наливается исследуемая вода на 2/3 объема, прикрывается стеклом, осторожно взбалтывается. Затем, сдвинув с колбы стеклышко, определяется запах воды.

Интенсивность запаха оценивается по пятибалльной системе: 0 – нет запаха; 1 – очень слабый; 2 – слабый; 3 – заметный; 4 – отчётливый; 5 – очень сильный.

5. рН-анализ талой воды

Чтобы определить рН-состояние, мы брали лакмусовую бумажку, опускали в пробы талой воды и сравнивали с эталонной шкалой (от 0 до 12). рН считается одним из самых важных показателей качества питьевой воды, показывает ее кислотно-щелочное равновесие. Оптимальный показатель pH питьевой воды 7-7,5. В обычно незагрязненном состоянии рН талой воды изменяется от 5,5 до 5,8.

Мы приняли решение исследовать снег на токсичность. Ознакомившись с методом по биотестированию (Мансуровой С.Е.), взяли для опытов семена огурцов (проращивали в чашках Петри) [4]. В качестве контроля служила чистая питьевая вода негазированная «Бонаква» (очищенная кондиционированная вода централизованного источника водоснабжения).

Оборудование: одинаковые по размеру семена огурцов сорта «Капелька»; чашки Петри; стерильный бинт; пробы снега; вода питьевая.

Ход работы.

1. На 3 выбранных участках города взяли пробы снега.

2. Использовали 4 чашки Петри для эксперимента.

3. В подготовленные чашки Петри положили семена огурцов сорта «Капелька», по 10 штук, налили в каждую чашку одинаковый объем талой воды, подписали номера участка, с которго взята вода.

4. Контрольный вариант - питьевая вода.

5. Приготовленные чашки Петри поставили на южное окно.

6. Ежедневно проводили наблюдения в течение 7 дней за семенами, данные наблюдений заносили в таблицу 3.

Ниже представим результаты исследования свойств снежного покрова и талой воды.

2.2 Анализ результатов исследования

Проанализируем результаты исследования свойств снежного покрова и талой воды.

Для определения качественного анализа снежного покрова сначала взяли пробы снега. Характеристика снежного покрова с разных площадок представлена в таблице 1.

Таблица 1 - Характеристика снежного покрова (23.03.2022)

Характеризуя снег площадки 1, мы отмечаем, что он достаточно чистый, посторонних примесей визуально мало. Неприятный запах отсутствует. Снег площадки 2 чистый, рыхлый, без посторонних примесей. Посторонний запах отсутствует. Отмечаем, что снег площадки 3 грязно-коричневого цвета, в нем заметны посторонние частицы. Ощущается неприятный запах.

Затем, когда снег растаял, мы определили качества талой воды. Такие как: прозрачность, цвет, запах, pH анализ, токсичность. Проанализировав результаты, пришли к следующим выводам (таблица 2).

Таблица 2 — Характеристика талой воды (24.03.2022)

Анализируя характеристики талой воды, мы пришли к выводу, что самой чистой является проба с площадки 2, поскольку место находится на расстоянии от дороги и выбросы сюда не доходят. Самым грязным является площадка 3, так как он расположен непосредственно рядом с проезжей частью, все загрязняющие вещества, попадая в воздух, постепенно оседают на поверхности снега. На пришкольной территории все показатели чистоты снега находятся в норме, исходя из этого можно говорить об относительной чистоте атмосферы, соответственно учащиеся дышат незагрязненным воздухом, что в свою очередь благотворно влияет на их здоровье.

В пробе 3 мы выявили слабокислую pH среду. Вблизи автомобильных трасс, а также в местах выбросов предприятиями продуктов сгорания с преобладанием оксидов серы, азоты, углерода рН снегового покрова уменьшается, что свидетельствует о «подкислении» осадков [1]. pH в пробах 1, 2 в пределах нормы для талой снеговой воды.

Заключительным этапом работы стало изучение степени прорастания семян огурцов на талой воде с данных площадок. 26.03.2022 мы высыпали все семена огурцов в небольшую емкость, залили водой, перемешали и выждали 7 минут. Все семена опустились, что свидетельствует о хорошей всхожести семян. Затем в каждую чашку Петри с 4 образцами воды положили семена огурцов (по 10 семян в каждой пробе). Результаты представлены ниже в таблице 3. Анализируя результаты биотестирования прорастания семян в талой воде, мы получили следующие показатели жизнеспособности семян огурца. Всхожесть семян в контрольной группе составила 10 семян, в остальных образцах талой воды — 7, 9, 7 соответственно. Причины расхождения в показателях жизнеспособности семян объясняется степенью загрязнённости снега экспериментальных площадках города. Из этого опыта мы выяснили, что самыми загрязненными и не благоприятными для прорастания семян оказались пробы снега площадки 1 и 3: из 10 семян проросли только 7. Лучший рост растений получился из снега с территории школы: всхожесть составила 9 из 10 семян. Кроме того, мы отмечаем, что быстрее всего проросли семена огурцов в питьевой воде.

Таблица 3 — Результаты биотестирования прорастания семян в талой воде

(26.03.2022 - 01.04.2022)

Таким образом, самым загрязненным по физическим и биоиндикационным параметрам оказался снежный покров на площадке 3 (автомобильная дорога) и 1 (возле дома). Более благоприятная картина складывается на площадке 2 (территория школы). Результаты исследования свидетельствуют о накоплении загрязняющих веществ в снежном покрове, поэтому по результатам качественного анализа талого снега можно судить и о загрязнении воздуха.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проблема экологии в г. Лесосибирске актуальна, поскольку сосредоточение предприятий лесоперерабатывающей промышленности в малом по численности населения сибирском городе при нерациональных решениях по охране окружающей среды, оснащению современными высокоэффективными сооружениями по очистке выбросов, сточных вод и водоподготовке способствует формированию эколого-гигиенического неблагополучия, ограниченных возможностей для приобщения населения к здоровому образу жизни и неудовлетворительных показателей состояния здоровья населения.

Основными источниками загрязнения снежного покрова в г. Лесосибирске являются лесоперерабатывающие и лесохимические предприятия, автомобильный транспорт и жизнедеятельность человека.

Для определения загрязнения окружающей природной среды г. Лесосибирска мы исследовали снежный покров. Исследование проводилось в марте-апреле 2022 г на территории г. Лесосибирска (южная часть). Нами были выбраны 3 площадки: площадка 1 — возле дома (ул. Привокзальная, 11), площадка 2 — территория МБОУ «Лицей», площадка 3 - автомобильная дорога (центральная улица Победы около пешеходного перехода).

Проанализировав результаты исследования снежного покрова и талой воды, мы пришли к выводу, что наиболее загрязненным по физическим и биоиндикационным параметрам оказался снежный покров на площадке 3 и 1. Основными источниками загрязнения снежного покрова на данных территориях лесоперерабатывающий завод (АО «Лесосибирский ЛДК № 1») и автомобильный транспорт. Более благоприятная картина складывается на площадке 2, на которой проезд предназначен только для автобусов для перевозки учащихся. Результаты исследования свидетельствуют о накоплении загрязняющих веществ в снежном покрове, поэтому по результатам качественного анализа талого снега можно судить и о загрязнении воздуха.

Результаты нашего исследования свидетельствуют об актуальности проблемы загрязнения окружающей среды и необходимости комплексного решения проблемы с привлечением науки, общества, государства.Перспективными направлениями в решении вопроса считаем следующее: формирование осознанного потребления (минимизация бытовых отходов и их сортировка, развитие экопривычек), развитие «зеленого города» (благоустройство парковых зон, скверов, велосипедных дорожек, применение новых экологических технологий в лесоперерабатывающей промышленности).

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Аликберова Л. Ю. Занимательная химия. - Москва: АСТПРЕСС, 1999.

Государственный доклад «О состоянии и охране окружающей среды в Красноярском крае в 2021 году». / http://www.krasecology.ru/Data/Docs/%D0%A1%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D1%8B%D0%B9%20%D0%94%D0%BE%D0%BA%D0%BB%D0%B0%D0%B4%20-%202021.pdf

Ибрагимова К.К., Рахимов И.И., Зиятдинова А.И. Словарь-справочник терминов по экологии и охране природы: учебное пособие. - Казань: Отечество, 2012. - 148 с.

Мансурова С.Е., Кокуева Г.Н. Следим за окружающей средой нашего города: 9-11 кл.: Школьный практикум. – Москва: Гуманит. Изд.центр ВЛАДОС, 2001. - 112 с.

Скударнов С.Е. Эколого-гигиеническая оценка г. Лесосибирска // ЭКО-бюллетень ИНЭКА. - 2004. - № 10-11. – С. 105-106.

Приложение 1

Внешний вид снега (23.03.2022)

В
нешний вид талой воды (24.03.2022)

Приложение 2

Метод биоиндикации (автор — Мансурова С.Е.)

26.03.2022

Приложение 3

28.03.2022

30.03.2022

Приложение 4

1.04.2022