XXVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Определение пылевого загрязнения воздуха на пришкольной территории физико-химическими методами

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Амбросенков И.А. 1

---

1МБОУ "РСШ №1 города Рудни"

Комарова Г.И. 1

---

1МБОУ "РСШ №1 города Рудни"

Работа в формате PDF

311.2 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Проблема ухудшения качества атмосферного воздуха является главной глобальной проблемой во всем мире и требует решения важных задач по его улучшению, поскольку высокий уровень загрязнения воздуха способствует широкому распространению заболеваний и, в частности, респираторных, которых значительно увеличилось за последнее время.

Актуальность данной проблемы очевидна. Человек находится в полной зависимости от условий окружающей среды. Важным условием является наличие чистого воздуха. Поэтому необходимо изучать и контролировать его состояние. Для этого надо проводить исследования, мониторинги, результаты которых помогут определить его качество и пути решения проблемы или их предотвратить.

В нашей работе мы решили выяснить чистоту атмосферного воздуха на пришкольной территории, поскольку она неразрывно связана с детьми и существенным образом влияет на их здоровье. Это решение предопределило тему нашей работы: «Определение пылевого загрязнения воздуха физико-химическими методами на пришкольной территории».

Наша работа состоит из двух частей: теоретической части и практической. Теоретическая часть включает в себя работу с научной литературой и освоение методик, а практическая – проведение наблюдений, исследований, экспериментов, которые позволили нам получить объективные результаты и определить уровень чистоты воздуха на пришкольной территории.

Новизна данной работы состоит в том, что проведенные нами исследования помогут найти обоснованный научный подход к улучшению качества окружающей среды на пришкольной территории.

Цель работы: определить состояние атмосферного воздуха на пришкольной территории.

Для достижения цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Изучить специальную научную литературу по проблеме.

2. Освоить методики для проведения исследований.

3. Определить степень пылевого загрязнения атмосферного воздуха на пришкольной территории физико-химическими методами.

4. Проанализировать полученные результаты, сделать выводы, предложить пути решения проблемы и определить перспективы на будущее.

Гипотеза: экологическое состояние атмосферного воздуха на пришкольной территории – удовлетворительное, но требует улучшения.

Объект исследования: атмосферный воздух.

Предмет исследования: пылевое загрязнение атмосферного воздуха.

Методы

Теоретические: поиск и анализ информации, освоение методик.

Эмпирические: наблюдение, описание, измерение, сравнение.

Математический – статистика.

Место проведения: пришкольная территория.

Этапы проекта:

• Подготовительный (выбор темы и исследования, поиск и анализ литературы).

• Исследовательский (проведение наблюдений, исследований и экспериментов).

• Аналитический (анализ полученных результатов).

• Заключительный (формулирование выводов, результатов, подведение итогов, оформление результатов работы).

Практическая значимость данной работыв том, что:

• в ходе выполнения практической работы была реализована возможность быть причастным к решению экологических проблем;

• по результатам полученных исследований предложены пути улучшения качества окружающей среды.

Гл Атмосферный воздух –один из важнейших компонентов среды,

которая окружает человека. Кислород необходим для дыхания всем живым

организмам. Жителям городови сёлне безразлично, каким воздухом они

дышат, много ли вредных веществ в нём содержится? Загрязняющие

вещества, содержащиеся в атмосфере, могут вызывать различные

заболевания людей. Воздействие человека на атмосферу увеличивается с

каждым годом, особенно в городах. Атмосферный воздух городови сёл

содержит очень большое количество загрязняющих веществ.

Снег –это индикатор чистоты воздуха. Исследуя его, мы можем

наглядно проследить уровень загрязнения атмосферного воздуха в ауле

Кошехабль. Снег очень удобен для исследования, можно проследить степень

его загрязнения, и узнать, сколько твёрдых примесей он накопил за зиму? В

этойработе мыне ставилисебе цель –исследовать химический анализ снега,

мы определяли твёрдые частицы в снеговой воде (зола, пыль, сажа и т. д.),

определяливодородный показатель талой воды (рН) и проводили

биотестирование снеговой воды.

Цель работы: Определение

Глава 1.Влияние пылевого загрязнения атмосферного воздуха

на окружающую среду и здоровье человека

1.1.Загрязнение окружающей среды пылью

К числу опасных загрязнителей атмосферного воздуха относят запыленность. Загрязнение воздуха пылью влияет на его состав и ухудшает его экологическое состояние [5].

Загрязнение окружающей среды пылью – серьёзная экологическая проблема, которая требует постоянного мониторинга, и принятия мер по уменьшению количества пыли в окружающей среде. 

Пыль – это совокупность мелких частиц, которые находятся в воздухе и оседают на поверхностях. Пыль может содержать органические вещества (частицы биогенного происхождения – растительного, животного и антропогенного) и неорганические вещества (частицы почвы, строительных материалов, синтетических моющих средств, различных химических веществ и др.).

На пылевых частицах могут поселяться вредные микроорганизмы, являющиеся сапрофитами, а также в составе пыли могут быть споры, пыльца яйца насекомых, может оказаться, что и продукты жизнедеятельности мелкой живности [5].

Частицы бывают разного диаметра: от относительно крупных (>10 мкм), которые быстро оседают на поверхности, до очень мелких (<2,5 мкм), которые могут находиться в воздухе часами [4].

Источники пыли разнообразны: выветривание почвы, извержение вулканов, океанские брызги, пыльные бури, деятельность человека. Наиболее опасно загрязнение атмосферного воздуха пылью, образованной в результате деятельности человека. Такая пыль содержит химические соединения и вещества, губительно действующие на окружающую среду и организм человека.

Пыли подразделяют на две большие группы: мелкодисперсная пыль, состоящая из легких и подвижных частиц размером от 2 до 5 мкм. Такая пыль может находиться в воздухе длительное время – «витать»; крупнодисперсная пыль, состоящая из тяжелых и малоподвижных частиц. Такая пыль быстро выпадает из воздуха при отсутствии ветра, образуя пылевые отложения [3].

Таким образом, к загрязнителям воздуха относится запыленность, которая существенным образом влияет на окружающую среду и здоровье человека.

1.2.Влияние запыленности воздуха на здоровье человека

Работая с литературой, мы узнали, что по данным ВОЗ грязным воздухом дышат 9/10 населения. А ежегодные показатели смертности по причине загрязненности воздуха составляю около 7 миллиардов человек. Данная проблема носит глобальных характер, и оказывает негативное влияние на разные органы и системы органов человека [5].

Дыхательная система подвержена риску более всего, так как именно через дыхательные пути поступает грязный воздух, который далее попадает в легкие и насыщает кислородом кровь. Вдыхание грязного воздуха приводит к развитию астмы, снижению иммунитета, нарушению дыхания.

Американским ученым удалось доказать, что мелкодисперсные частицы, которые загрязняют воздух, способны вызывать деменцию. Эта болезнь еще носит название «приобретенное слабоумие», больной теряет уже усвоенные знания и не может приобрести новые [6].

Таким образом, загрязнение атмосферного воздуха является серьезной угрозой для здоровья человека.

1.3.Значение древесных насаждений для снижения пыли

Древесные насаждения играют большую роль по снижению запыленности атмосферного воздуха.Благодаря их способности улавливать и осаждать на листьях пыль, воздух очищается. Это фильтрационная функция зелёных насаждений помогает очищать воздух от твёрдых частиц пыли и сажи, а также поглощать из воздуха и частично усваивать газообразные примеси. Количество улавливаемой растениями пыли зависит от многих факторов: высоты и плотности посадок, вида деревьев, морфологии листа и его физиологического состояния, характеристик самой пыли и метеорологических условий. 

Эффективность пылеулавливания неодинакова для различных древесных видов. Некоторые растения, которые эффективны в улавливании пыли это: Липа мелколистная (Tília cordáta) – большие и мягкие листья эффективно улавливают пыль; сирень обыкновенная (Syringa vulgaris) – густая листва и крона способны задерживать пыль; клён остролистный (Acer platanoides) – листья клёна эффективно улавливают пыль; тополь (Pópulus) – широкие и клейкие листья задерживают пыль. Лучше всего задерживают пыль деревья с шершавыми, морщинистыми, складчатыми или покрытыми волосками липкими листьями [7].

Исходя из выше сказанного, следует отметить, что древесные насаждения, имеют огромное значение в создании благоприятной окружающей среды.

1.4.Методы изучения пылевого загрязнения атмосферного воздуха

Существует ряд методов, с помощью которых можно изучить пылевое загрязнение атмосферного воздуха. Среди других методов следует выделить – физико-химические, так как они позволяют исследовать свойства пыли, её концентрацию, химический состав и дисперсность. Эти методы помогают оценить вредное воздействие пыли на организм, поведение её в воздухе и влияние на окружающую среду [1]. 

Преимущества физико-химических методов том, что они дают возможность оперативно определять состав пыли, возможность оценить вклад источника в формирование загрязнения. Например, метод, основанный на отборе, микроскопировании проб и анализе состава твёрдых компонентов, позволяет при сопоставительном анализе проводить оценку источника загрязнения.

Таким образом, физико-химические методы позволяют получить объективные результаты.

Гл Атмосферный воздух –один из важнейших компонентов среды,

которая окружает человека. Кислород необходим для дыхания всем живым

организмам. Жителям городови сёлне безразлично, каким воздухом они

дышат, много ли вредных веществ в нём содержится? Загрязняющие

вещества, содержащиеся в атмосфере, могут вызывать различные

заболевания людей. Воздействие человека на атмосферу увеличивается с

каждым годом, особенно в городах. Атмосферный воздух городови сёл

содержит очень большое количество загрязняющих веществ.

Снег –это индикатор чистоты воздуха. Исследуя его, мы можем

наглядно проследить уровень загрязнения атмосферного воздуха в ауле

Кошехабль. Снег очень удобен для исследования, можно проследить степень

его загрязнения, и узнать, сколько твёрдых примесей он накопил за зиму? В

этойработе мыне ставилисебе цель –исследовать химический анализ снега,

мы определяли твёрдые частицы в снеговой воде (зола, пыль, сажа и т. д.),

определяливодородный показатель талой воды (рН) и проводили

биотестирование снеговой воды.

Цель работы: ОпределениеГлава 1. Изучение загрязнителей атмосферного воздуха

Глава 2. Изучение древесных насаждений на пришкольной

Территории

2.1.Месторасположение школы

Школа находится на северо-востоке нашего города, в жилом микрорайоне. Крупных промышленных предприятий поблизости нет. Школу окружают жилые дома, а западной стороне школы – находится городской парк.

Одним из главных загрязнителей воздуха является – пыль, а поскольку после вырубки школьного парка с южной стороны школы количество деревьев значительно уменьшилось, в том числе и деревьев пылеуловителей, то и качество воздуха ухудшилось. Это привело к снижению степени очистки воздуха деревьями, которые выполняли функцию пылеуловителей.

2.2.Определение видового и количественного состава деревьев

Началом исследований стало определение видового и количественного состава деревьев и кустарников на пришкольной территории [2].

Для этого была использована методика Ашихминой Т.Я. «Мониторинг зеленых насаждений населенного пункта»[1]

Цель: изучение видового и количественного состава древесных насаждений, определение преобладающего вида.

Полученные результаты, и мы представили в табл.1.

Таблица 1. Видовой и количественный состав деревьев и кустарников

Анализ полученных результатов показал, что на пришкольной территории произрастает 7 видов деревьев в количестве – 48.

Затем были выделены преобладающие виды деревьев, произрастающие на пришкольной территории.

. Полученные результаты мы представили в диаграмме 1.

Диаграмма 1. Древесные породы деревьев пришкольной территории

Анализ полученных результатов показал, что среди деревьев преобладающим видом стала яблоня домашняя, которая произрастает в школьном саду,

Используя теоретические данные, следует отметить, что среди семи видов деревьев, которые были определены на пришкольной территории, преобладающим видом является – яблоня обыкновенная.

Их функции многообразны: яблони играют большую роль в регуляции микроклимата: предохраняют от чрезмерного перегревания, увлажняют и очищают воздух, а также является защитой от внешних воздействий; тополь – хороший пылеуловитель; липа и береза – хорошо поглощают свинец; клен – устойчив к загрязнению, обладает хорошей защитой от шума, каштан и рябина обладают фитонцидными свойствами;

Далее было подсчитано: какое количество деревьев выполняют функцию пылеуловителей. Их оказалось всего лишь – 12.

Анализ полученных результатов позволил сделать вывод, что произрастающие на пришкольной территории древесные насаждения создают благоприятные условия, но видовой состав их беден.

Предложение: было предложено посадить хвойные породы, которые улавливают загрязняющие вещества даже зимой [7].

2.3. Определение функциональной способности деревьев

Продолжением исследований стало определение функциональной способности деревьев в обеспечении здорового дыхания учащихся и всех сотрудников школы.

Цель: изучить функциональную эффективность древесных насаждений на пришкольной территории.

Для этого было подсчитано общее количество всех участников образовательного процесса, число которых составило – 415 человек.

Используя теоретические данные (дерево средней величины за сутки выделяет столько кислорода, сколько необходимо для дыхания 3 человек), было рассчитано количество человек на одно дерево, по формуле: A = М × D,

где A – количество участников образовательного процесса, М – количество человек на одно дерево, D – общее количество деревьев [1].

В результате математического действия по формуле: А = 3 × 48, было получено число – 144.

Анализ полученных результатов показал, что количественный состав деревьев имеет низкую функциональную способность т.к. данное количество деревьев может обеспечить здоровое дыхание только приблизительно 1/3 участников образовательного процесса.

Следует отметить, что функциональная способность деревьев может быть снижена тем, что они могут иметь механические повреждения, усыхающие верхушки.

Анализ полученных результатов позволил сделать вывод, что количество произрастающих деревьев на пришкольной территории не способно обеспечить здоровое дыхание всем участникам образовательного процесса и тем самым создать благоприятные условия окружающей среды на пришкольной территории.

Таким образом, вырубка школьного парка привела к уменьшению количества древесных насаждений, а вместе с тем к значительному снижению количества деревьев для обеспечения здорового дыхания и ухудшению условий окружающей среды на пришкольной территории, поэтому следует внести предложение по увеличению количественного состава деревьев, что будет способствовать улучшению окружающей среды на пришкольной территории.

2.4.Выявление видов повреждений деревьев

Далее было выяснено: есть ли поврежденные деревья, определен их характер и процент повреждений.

Цель: пронаблюдать и выявить виды повреждений древесных насаждений на пришкольной территории.

Для этого было выделено три участка:

• участок № 1(все деревья по периметру школы);

• участок № 2 (школьный парк у котельной);

• и участок №3 (школьный сад).

На выбранных участках, было подсчитано количество поврежденных деревьев и определены виды их повреждений методом наблюдений. Полученные результаты были представлены на диаграмме 2.

Диаграмма 2.Характер и степень повреждения деревьев

Анализ полученных результатов показал, что механические повреждения составили – 14% (5 деревьев), деревья с сухими вершинами – 6% (3 дерева).

На основании анализа полученных результатов, был сделан вывод, что отдельные особи деревьев нуждаются оздоровлении.

Анализ полученных результатов позволил спрогнозировать нанесение вреда деревьям в дальнейшем, привести их ослаблению, снижению их функциональной способности, что, в конечном итоге, может привести к ухудшению экологического состояния атмосферного воздуха на пришкольной территории.

Сделанный вывод стал обоснованием сделать предложение провести работу по оздоровлению деревьев на пришкольной территории.

2.5. Оценка жизненного состояния древесных насаждений

на пришкольной территории

Продолжением исследований древесных насаждений на пришкольной территории было определение жизненного состояния древесных насаждений.

На основании полученных результатов было оценить жизненное состояние деревьев и внести предложение по его улучшению.

Оценка жизненного состояния деревьев проводилась по внешним признакам поражения кроны и ствола по универсальной методике, разработанной В. А. Алексеевым [5].

Общий вид деревьев характеризуются 6-ю категориями их жизненного состояния и представлен в табл. 3.

Таблица 3. Внешние признаки жизненного состояния деревьев

Оценка жизненного состояния деревьев по вышеуказанным категориям производилась визуальным способом, учитывая описанные выше показатели.

Анализ полученных результатов показал, что большинство растений можно отнести к 1 категории, а именно – 38. Ко второй категории было отнесено 10 деревьев. Это были яблони в школьном саду.

Это вполне понятно, ведь деревья в школьном саду были посажены в 1965 году и не обновлялись.

На сновании полученных результатов наблюдений был сделан вывод, что школьный сад нуждается в реанимации и замене плодовых деревьев.

На сновании анализа полученных результатов исследований и вывода было внесено предложение: провести практическую работу по оздоровлению деревьев и посадке новых саженцев.

2.6.Оценка санитарного состояния древесных насаждений

на пришкольной территории

Продолжением работы стала оценка санитарного состояния древесных насаждений на пришкольной территории.

Цель: пронаблюдать и выяснить причины и процент повреждения деревьев на пришкольной территории и определить степень их ослабления.

Для этого был использован метод наблюдений и табл.4.и табл. 5

Таблица 4.Признаки и степень загрязнения в баллах

Таблица 5. Соответствие количества баллов степени загрязнения в %

Анализ полученных результатов показал – 5 баллов, что соответствует слабой степени загрязнения древесных насаждений, но имеет место быть.

На основании анализа была дана удовлетворительная оценкасанитарного состояния древесных насаждений на пришкольной территории, но требуется оздоровление и уход за деревьями.

Глава 3 . Определение пылевого загрязнения атмосферного воздуха

на пришкольной территории

3.1.Определение степени запыленности воздуха с помощью липкой

ленты (скотч)

Продолжением работы стало определение степени запыленности воздуха на пришкольной территории с помощью липкой ленты.

Для этого была использована методика авторов Пугал Н.А., Евстигнеев В.Е. «Исследование запыленности пришкольной территории» [4].

Цель: изучить состояние атмосферного воздуха на различных местах пришкольной территории.

В ходе работы проводилась следующая методика: на высоте 100-150 см от уровня почвы с различных поверхностей были взяты пробы. Это делалось следующим образом: большой кусок прозрачного скотча накладывался на поверхность, а затем с поверхности снималась пленка с отпечатавшейся на ней пылью и клейкой стороной прикреплялась к листу белой бумаги. Далеепроизводился подсчет количества пылинок на 1см² каждой пробы, и определялась степень запыленности атмосферного воздуха рис. 2.

С

Рис. 1. Подсчет пылинок

на выделенном объекте

тепень запыленности воздуха оценивалась по 5 - бальной шкале и по количеству пылинок на липкой ленте, при использовании табл. 3.

Таблица 3. Степень запыленности воздуха на прозрачной ленте

В ходе проделанной работы были получены результаты проб, которые поместили в табл.4.

Таблица 4. Результаты исследований степени запыленности воздуха

Далее было найдено среднее значение проб (2+2+5+2+3+2+1+3): 8 = 2,5 балла, что соответствует среднему значению.

Анализ результатов показал, что запыленность воздуха = 2 баллам, что соответствует среднему значению.

Анализ полученных результатов позволил сделать вывод, что степень запыленности воздуха на пришкольной территории – средняя, но требует улучшения.

3.2. Определение запыленности воздуха с помощью капель воды

Определение запыленности атмосферного воздуха проводилось в сентябре прошлого года. Для этого была использована методика лабораторного практикума учебника «Биология: 10 класс с углубленным изучением» [3].

Цель: оценить уровень запыленности атмосферного воздуха экспериментальный методом с применением капель воды и микроскопического анализа.

Задачи:

1.Выявить количество твердых частиц в воздухе.

2.Оценить степень запыленности воздуха по количеству частиц, осевших на каплях.

На предметное стекло наносили пипеткой по две капли воды и устанавливали предметные стекла с водой в заранее выбранных местах вблизи школы: под кустарником, у входа в школу, на открытом месте. Далее через 10 минут накрывали покровными стеклами капли воды с осевшими на них частицами пыли и рассматривали микропрепараты, используя цифровой микроскоп.

Затем, подсчитали количество пылинок и определили уровень запыленности, руководствуясь табл. 5.

Таблица 5. Уровень запыленности воздуха на предметном стекле

Полученные результаты поместили в табл.6.

Таблица 6.Результаты эксперимента уровня запыленности воздуха

Далее было подсчитано общее количество пылинок во всех пробах и найдено среднее значение. Полученный результат = 5 пылинкам.

Анализполученных результатов показал второй уровень запыленности (средняя степень)и позволил сделатьвывод, что уровень запыленности атмосферного воздуха – удовлетворительный, что подтверждает полученные результаты исследований экспериментальным путем и высказанную гипотезу.

Анализ всех полученных результатов исследований является основанием утверждения, что поставленная цель – достигнута.

Предложения:

• увеличить видовой и количественный состав деревьев с включением в видовой состав хвойных пород деревьев;

• провести оздоровительную работу древесных насаждений.

Перспективы на будущее: провести мониторинг по изучению экологического состояния атмосферного воздуха на пришкольной территории.

Заключение

В ходе работы мы убедились в том, что на современном этапе необходимо следить за состоянием окружающей среды и принимать действенные меры по ее улучшению, поскольку она влияет на состояние здоровья человека. Работая с литературой, мы узнали, что на чистоту атмосферного воздуха влияет пылевое загрязнение и большую роль в его очищении играют древесные насаждения, которые требуют ухода и бережного к ним отношения.

В нашей работе мы использовали физико-химические методы и методики, которые позволили нам получить объективные результаты и ценить качество атмосферного воздуха на пришкольной территории. Они обоснованно, логически и математически доказали нам правильность их выбора.

На основании проделанной теоретической и практической части работы мы пришли к общим выводам:

1. Изучена научная литература по данной проблеме, выбраны методы и освоены методики, которые обоснованно, логически и математически доказали нам правильность их выбора.

2. Результаты изучения древесных насаждений на пришкольной территории обоснованно позволили нам выяснить причины ухудшения окружающей среды на пришкольной территории и внести предложения по ее улучшению.

3. Анализ и выводы проведенных наблюдений и исследований позволили нам дать удовлетворительную оценку воздушной среды на пришкольной территории.

Список литературы

1. Ашихмина Т.Я Школьный экологический мониторинг. Учебно-методическое пособие – М.: АГАР, 2000 (1999. – 468 С).

2. Новиков В.С. Популярный атлас определитель. Дикорастущие растения / Новиков В.С. Губанов И.А. – 5-е изд., стериотип. – М.: Дрофа, 2008. – 415, [1] с.: ил.

3. Пономарева И.Н. Биология: 10 класс: углубленный уровень: учебник для учащихся общеобразовательных организаций/ И.Н. Пономарева, О.А Корнилова, Л.В Симонова: под редакцией И.Н. Пономаревой. – 3 – изд., перераб. – М.: Вентана-Граф., 2017. – 416 с.: ил.

4. Пугал Н.А., Евстигнеев В.Е. Методические рекомендации по проведению экологического практикума. М.: ООО «Химлабо», 2008.

5. Статья: Загрязнение воздуха: основные источники и причины загрязнения. Негативное влияние на окружающую среду и здоровье человека» [Электронный ресурс]

https://wika.tutoronline.ru/biologiya-prirodovedenie/class/11/osnovnye-svedeniya-o-zagryaznenii-vozduha?ysclid=lrhfw54bfk923425260

6. Статья: Влияние загрязненного воздуха на здоровье человека и окружающую среду [Электронный ресурс]

https://www.snta.ru/press-center/vliyanie-zagryaznennogo-vozdukha-na-zdorove-i-okruzhayushchuyu-sredu/?ysclid=lrt1q5xjan8369779876.

7. Статья: Есть такие деревья – чистильщики воздуха [Электронный ресурс]

https://dzen.ru/a/YvIeiExkQwfkLIEF?ysclid=mk1h7p8mm2273409999