XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Изучение степени загрязнения воздуха в деревне Горка Муравьевская Вельского района Архангельской области
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
В последние годы учеными-экологами все больше внимания уделяется такой проблеме, как кислотные дожди. [4]
В настоящее время в связи с усилением антропогенного воздействия на окружающую среду и ухудшением экологической обстановки актуальной задачей экологии является разработка методов контроля состояния окружающей среды. В частности, в последние годы возрос интерес к изучению степени загрязнения воздуха окружающей среды. Выпадающие осадки влияют на растительность и качество воды в водоёмах. От этого зависит качество выращенных на приусадебном участке овощных и плодовых культур. Что в свою очередь влияет на здоровье людей.
Я решила исследовать выпадающие в нашей местности осадки.
Растения также могут быть своеобразными индикаторами информации о загрязнении окружающей среды и в том числе атмосферного воздуха.
Особое место среди фитоиндикаторов занимают лишайники. Лишайники, как и губка, впитывают вместе с водой и пылью различные загрязнители. Я решила использовать это свойство лишайников для определения степени загрязнения воздуха нашей местности.
Цель данной работы: изучить степень загрязнения воздуха в деревне Горка Муравьевская , Вельского района, Архангельской области.
Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
Подобрать и проанализировать литературные источники по выбранной теме.
Определить опытным путём кислотность осадков.
Провести химический анализ осадков с помощью индикаторов на кислотность.
Изучить метод визуального наблюдения, качественный и количественный состав лишайников.
Сделать выводы по результатам работы, полученные на основании исследования.
1. Основная часть работы
1.1 Определение кислотности осадков.
1.1.1 Подготовительный этап.
Для начала я выполнила лабораторную работу № 1 по теме «Определение кислотности различных жидкостей (по шкале pH)» [2] (Приложение 1)
Поиск информации, выбор методики исследования
На данном этапе работы была изучена литература, посвящённая определению кислотных осадков. Я определила степень кислотных жидкостей и её изменение под действием кислой среды, а так же изучила методики определения рН. Целью было определить кислотность разных жидкостей.
Оборудование и материалы: три пробирки, лимонный сок, пищевая сода, вода из под крана, лакмусовая бумага.
Ход работы.
Сначала в первую пробирку я выдавила лимонный сок, во второй пробирке разбавила соду в воде, в третьей пробирке была просто вода из под крана. Затем начала опускать лакмусовую бумагу. Ориентировалась на шкалу рН.
рН- это водородный показатель, который позволяет судить о том, каким является раствор - кислым, нейтральным или щелочным.
Результаты.
Когда я поместила лакмусовую бумагу в пробирку с лимонным соком, то она мгновенно стала красной - это значит, что в пробирке был кислый раствор.
Когда я поместила лакмусовую бумагу в пробирку с содой, то она стала синей - это значит, что раствор щелочной.
Когда я поместила лакмусовую бумагу в пробирку с водой, то она стала зеленой - это значит, что раствор был нейтральным.
Затем я выполнила лабораторную работу № 2 по теме: «Изменение степени кислотности воды из-под крана»[2] (Приложение 2)
Поиск информации, выбор методики исследования.
На данном этапе работы была изучена литература, посвящённая определению изменения кислотности жидкости. Мной была определена степень изменения кислотности жидкости, путём добавления в неё лимонного сока. Целью было пронаблюдать изменение степени кислотности воды из-под крана, путём добавления в него лимонного сока.
Оборудование: пробирка с водой из-под крана, лимонный сок, лакмусовая бумага, график.
Ход работы.
Сначала я обмакнула лакмус в обычную воду из-под крана, затем вынула и посмотрела на результат. Далее я обмакнула ещё один лакмус, но только в воду добавила одну каплю лимонного сока и снова вынула и посмотрела на результат, затем обмакнула ещё один лакмус, но уже добавила две капли сока и так я продолжала до конца. Всего получилось 9 лакмусовых бумажек. От нуля капель до девяти капель.
[приложение 2]
Результат.
Когда я не добавляла в воду капли сока, то бумажка была тёмно- зелёного цвета, но когда я добавила одну каплю, она стала чуть светлей, затем вторую каплю и она стала ещё светлее. С добавлением капель, цвет на лакмусовой бумаге становился всё светлее и светлее. Это доказывает, что кислотность смеси повышается при добавлении каждой последующей капли кислоты, а величина рН жидкости понижается. Данный опыт показывает, что рН шкала в действительности представляет собой на графике логарифмическую зависимость. [приложение 2]
После выполнения лабораторной работы № 1 по теме «Определение кислотности различных жидкостей (по шкале pH)» и лабораторной работы № 2 по теме «Изменение степени кислотности воды из-под крана» я приступила к определению и изучению степени кислотности выпадающих осадков в районе деревни Горка Муравьевская.
1.1.2 Создание пункта наблюдений за кислотностью осадков.
Для создания пункта наблюдений за кислотностью осадков нужны:
Деревянная или металлическая стойка высотой 180 -200 см.
Нижняя часть пластиковой бутылки, для сбора осадков.
Два крепких резиновых кольца или кусок веревки.
Полиэтиленовые пакеты по числу дней наблюдений.
Пачка лакмусовых бумажек.
Мерный цилиндр для измерения количества выпавших осадков.
Регистрационная карточка ежедневных наблюдений.
1.1.3 Сбор осадков и определение их кислотности.
Для сбора осадков в безопасном месте я установила осадкомер. Количество выпавших осадков в виде дождя или снега этой весной я измеряла мерным цилиндром. С 01 мая 2024 года по 21 мая 2024 года я вела записи в регистрационной карточке ежедневных наблюдений. Для определение рН осадков я использовала 1мл жидкости из пробирки. рН определяла опусканием индикаторной бумажки в жидкость и сравнивала изменившейся цвет со шкалой на коробочке индикаторной бумаги. Применяла в исследовании следующую шкалу кислотности осадков рН: сильно кислые (3-4рН), кислые(4-5рН), слабокислые(5-6рН), нейтральные (6-7рН), щелочные (8-9рН), сильнощелочные(9-10рН). [приложение 3] Согласно критериям оценки степени загрязнения воздуха по атмосферным осадкам я определила за данный период уровень кислотности осадков в нашей местности [приложение 4]
1.1.4. Обсуждение результатов.
Для исследования степени загрязнения воздуха по атмосферным осадкам нашей местности были собраны 3 пробы талого снега и дождевой воды. [приложение 5]
Для контроля использовалась проба с дистиллированной водой. В результате исследования я сделала вывод, что только проба дождевой воды № 2, от 10.05.2024 года, имеет показатель рН 5,5, и является кислой. Согласно критериям оценки степени загрязнения воздуха по атмосферным осадкам [приложение 4], дождевая вода с небольшим количеством загрязнителей обладает незначительной кислой средой [H+]>10-5,5 рН< 7. Значит, уровень кислотности осадков в нашей местности в этот день был слабый. Но, пробы дождевой воды №1 от 01.05.2024. года и №3 от 21.05.2024. года имеют показатель рН 8, и являются щелочными. Следовательно, за период наблюдений с 01.05.2024.года по 21.05.2024 года на территории деревни Горка Муравьевская преобладали щелочные осадки. В осадкосборнике была чистая дождевая вода при отсутствии любых загрязнителей, но в ней легко растворился углекислый газ из воздуха с образованием угольной кислоты. Загрязнения отсутствовали. Это говорит о том, что экологическая ситуация в нашей деревне достаточно благоприятная и степень загрязнения воздуха незначительная. В нашей местности преобладают щелочные осадки над кислотными осадками.
1.2. Наблюдение за качественным и количественным составом лишайников.
1.2.1. Подготовительный этап.
Ещё я наблюдала за лишайниками, чтобы определить степень загрязнение воздуха. Лишайники являются своеобразными индикаторами информации о загрязнении окружающей среды и в том числе атмосферного воздуха. Лишайники отличаются особым способом питания.[1] Воду они поглощают всей поверхностью таллома из атмосферных осадков и водяных паров, углекислый газ из атмосферы. Источником питательных веществ являются субстрат и атмосферная пыль, оседающая на их поверхности. Лишайники, как и губка, впитывают вместе с водой и пылью различные загрязнители. Разные виды лишайников по-разному реагируют на загрязнение воздуха. Это свойство можно использовать для определения степени загрязнения атмосферы.[6]
Я выяснила, что лишайники бывают 3 видов. [Приложение 6]
Первый вид - это кустистые лишайники (у них слоевище и правда напоминает кустики, которые растут на поверхности грунта, особенно в тундре) [9]
Второй вид – это накипные лишайники (они выглядят как тоненькая плёнка, которая формируется на поверхности деревьев, камней и других поверхностей). Это самые простые и нетребовательные виды. Они выживают там, где другие лишайники просто бы погибли и исчезли.[9]
Третий вид – это листоватые лишайники (Слоевище листоватых лишайников имеет вид листовидной пластинки, горизонтально распростертой на субстрате). Наиболее характерна для него округлая форма, которая обусловлена горизонтально-радиальным ростом гиф. [9]
Перед тем, как выйти на поиски лишайников, я определила район наблюдений. Мной были выбраны несколько участков. А именно: лес, территории у дома и у дороги.
Чтобы узнать, какое количество лишайников произрастает на том или ином дереве, была сделана картонная рамка размером 10х10.
1.2.2. Полевые исследования.
Для определения чистоты воздуха с помощью лишайников я использовала определённую методику.[2]
1) Провела исследования на трех контрольных площадках, осмотрев северную сторону ствола деревьев.
2) На каждой площадке визуально взяла 9 отдельно стоящих, здоровых, растущих вертикально деревьев.
3) На каждом дереве подсчитала количество и видовой состав лишайников.
4) Провела оценку степени покрытия древесного ствола. Для этого на высоте 30-150 см., путем наложения рамки размером 10 * 10 см на наиболее заросшую лишайниками часть коры подсчитала, какой процент общей площади рамки занимали лишайники. Все результаты наблюдений отметила в отчётной карточке. [3] [Приложение 7]
1.2.3. Обсуждение результатов.
Мной было обследовано 9 деревьев в лесу, 9 деревьев на территории около дома и 9 деревьев у дороги. На всех исследуемых нами деревьях были обнаружены в большом количестве накипные лишайники. На деревьях у дороги я обнаружила в большом количестве и кустистые лишайники. На территории дома кустистые лишайники мне встретились только на 3 деревьях. У дороги кустистых лишайников на деревьях мы вообще не встретили. Листоватые лишайники я обнаружила на всех деревьях в лесу. На территории около дома листоватые лишайники отсутствовали только на 3 деревьях. Возле дороги у половины исследуемых деревьев я не нашла листоватых лишайников
Большинство стволов деревьев порыто лишайниками в среднем на73,5% в лесу, 35% стволов деревьев покрыто лишайниками на территории около дома и только 23% осмотренных нами деревьев покрыто лишайниками у дороги.
В ходе исследования я выяснила, что наша деревня находится в зоне среднего загрязнения, так как на всех трех контрольных участках присутствуют все виды накипных (коркоподобных) и листоватый оранжевый лишайник и серый листоватый лишайник. Также на деревьях иногда встречаются кустистые лишайники.
Можно отметить из этих трех контрольных участков, первый участок как наиболее экологически чистый в сравнении со вторым и третьим участками, так как первый участок находится у леса, второй участок находится около территории дома, а третий участок находится у дороги.
Заключение.
Сначала я изучила литературу посвящённую определению кислотных осадков. Затем опытным путем определила кислотность различных жидкостей (по шкале pH). После подготовительного этапа, я приступила к экспериментальному изучению степени кислотности выпадающих осадков в районе деревни Горка Муравьевская, Вельского района, Архангельской области. Согласно критериям оценки степени загрязнения воздуха по атмосферным осадкам я определила за данный период уровень кислотности осадков в нашей местности [приложение 4]
В ходе эксперимента я убедилась, что на территории нашей деревни преобладают щелочные (8-9рН) осадки. Это говорит о том, что экологическая ситуация в районе деревни Горка Муравьевская достаточно благоприятная и степень загрязнения воздуха незначительная.
Используя метод визуального наблюдения, я изучила качественный и количественный состав лишайников. В ходе исследования я выяснила, что наша деревня находится в зоне среднего загрязнения, так как на всех трех контрольных участках присутствуют все виды накипных и листоватый оранжевый лишайник и серый листоватый лишайник. Также на деревьях иногда встречаются кустистые лишайники.
Таким образом, можно сделать вывод, что эксперимент получился, цель достигнута.
Список использованной литературы.
1. Акимова, Т. А., Кузьмин А. П., Хаскин В. В., Экология. Природа - Человек - Техника: Учебник для вузов.- М.: ЮНИТИ - ДАНА, 2001.- 343с.
2. Алексеев С.В. Практикум по экологии. Учебное пособие. Москва,1996.
3. Ашихмина Т.Я. Школьный экологический мониторинг.- М.: АГАР, 2000.
4. Вронский, В. А. Кислотные дожди: экологический аспект//Биология в школе.- 2006.- №3.- с. 3-6
5. Исаев, А. А. Экологическая климатология.- 2-е изд. испр. и доп.- М.: Научный мир, 2003.- 470с.
6. Миронова О.А. Практика лихеноиндикации в школьном экологическом мониторинге// Первое сентября. Биология.- 2007.-№8.-с.32-35.
7. Новиков, Ю. В. Экология, окружающая среда, человек: Учебное пособие.- М.: Гранд: Фаир - пресс, 2000.- 316с.
8. Откуда берутся «кислотные дожди»//Вокруг света.- 2005.- №6.- с. 70
9. Пчелкин А. В., Боголюбов А.С. Методы лихеноиндикации загрязнений окружающей среды: Методическое пособие. – М.: Экосистема, 1997.
Приложения
Приложение 1
Лабораторная работа № 1
«Определение кислотности различных жидкостей по шкале pH»
Приложение 2
Лабораторная работа №2
«Изменение степени кислотности воды из-под крана».
Приложение 3
Водородный показатель, шкала pH
Приложение 4
Критерии оценки степени загрязнения воздуха.
по атмосферным осадкам.
Критерии определение уровня кислотности.
Степень (уровень)
Величина рН
(водородный показатель)
Характеристика качества атмосферного воздуха класс
загрязнение
1
нет
5,6 и выше
Чистая дождевая вода при отсутствии любых загрязнителей, но в ней легко растворяется углекислый газ из воздуха с образованием угольной кислоты
2
слабое
до 5,5
Дождевая вода с небольшим количеством загрязнителей, незначительная кислая среда [H+]>10-5,5 рН< 7
3
среднее
до 4,5
Дождевая вода со средним количеством загрязнителей, кислая среда
[H+]>10-4,5 рН< 7
4
сильное
4 и ниже
Дождевая вода с сильным количеством загрязнителей, кислая среда
[H+]>10-4 рН< 7
Приложение 5
Таблица № 1 «Определение уровня кислотности осадков»
Проба № 1
01.05.2024.
Проба № 2
10.05.2024.
Проба № 3
21.05.2024.
Контрольная проба
рН 8
рН 5,5
рН 8
рН 7
щелочная
кислая
щелочная
нейтральная
Приложение 6
Лишайники:
Кустистые 2. Листоватые 3. Накипные
Приложение 7
Участок № 1 лес
Показатели
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Степень покрытия в целом (73,5%)
85
65
65
70
75
70
75
85
75
Кустистые
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Листоватые
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Накипные
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Общее количество видов
3
3
3
3
3
3
3
3
3
Участок № 2 территория около дома.
Показатели
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Степень покрытия в целом (35%)
45
35
35
45
35
35
25
35
25
Кустистые
-
-
-
+
+
-
-
+
-
Листоватые
-
+
+
+
+
-
+
+
-
Накипные
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Общее количество видов
1
2
2
3
3
1
2
3
1
Участок № 3 территория у дороги
Показатели
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Степень покрытия в целом (23%)
20
20
20
25
25
20
25
25
30
Кустистые
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Листовые
-
-
+
+
-
-
+
+
-
Накипные
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Общее количество видов
1
1
2
2
1
1
2
2
1