IV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ ГОРОДА КРАСНОДАРА

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Дудникова Е.Н. 1

---

1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение муниципального образования город Краснодар средняя общеобразовательная школа №16, 7 класс "А"

Снытко Е.В. 1

---

1МБОУ "СОШ №16 г. Краснодара"

Работа в формате PDF

261.4 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Экологические проблемы Краснодара как и большинства современных городов во многом связаны с качеством воздушного бассейна в условиях интенсивного техногенного загрязнения. В последние десятилетия произошло усиление процессов урбанизации в виде уплотнения городской застройки, роста загрязнения атмосферы, снижения аэрации и озеленения городских территорий, что усугубляется на фоне современных глобальных и региональных климатических изменений, в частности, «потепления» климата и тенденции к росту аномально жарких дней на территории России и Европы [1]. Загрязнение атмосферного воздуха в Краснодаре, главным образом, создается за счёт выбросов от объектов теплоэлектроэнергетики, городского транспорта, а так же предприятий топливной и пищевой промышленности. По данным Всемирной организации здравоохранения загрязненный воздух становится причиной более 3-х миллионов смертей ежегодно [2]. На фоне ухудшения экологии увеличивается заболеваемость населения, а создание климатически комфортной среды обитания становится важнейшей задачей жизнеобеспечения нашего города. В число загрязнителей, вызывающих наибольшую обеспокоенность ВОЗ, входят твердые частицы (пыль), угарный газ, озон, двуокись азота и двуокись серы [3]. По мнению экспертов ВОЗ, даже здоровые дети относятся к наиболее уязвимой группе населения. Ряд факторов ведет к повышению уровней воздействия на детей по сравнению со взрослыми: дети, как правило, проводят больше времени вне помещений, на открытом воздухе; они более активны, вдыхают больше воздуха и, соответственно, в их организм попадает больше вредных компонентов из расчета на единицу массы тела. Легкие у детей находятся в стадии развития, что обусловливает их повышенную, по сравнению со взрослыми, чувствительность к загрязнению воздуха, поэтому они более чувствительны к продолжительному воздействию загрязнения воздуха [4]. Поэтому целью нашего исследования стал сравнительный анализ содержания вредных газообразных веществ на территории школы №16, а так же отдельных улиц города Краснодара.

Основная часть

Исследование проводилось ежемесячно с июня по сентябрь 2017 года, на территории МБОУ СОШ №16, а так же на улицах: Трамвайной, Кубанской набережной и Тургенева. При работе над исследованием были использованы следующие методы:

1. Теоретический – изучение специальной литературы по данной проблеме;

2. Инструментальный – измерение содержания угарного газа (CO), сероводорода (H₂S), аммиака (NH₃), оксида азота (NO), диоксида азота (NO₂), диоксида серы (SO₂) и пыли при помощи универсального газового анализатора УГ-2, предоставленного для исследования ФГБОУ ВО «КубГУ»;

3. Статистический – обработка и анализ результатов исследования с использованием пакета статистической программы "Exсel 2013".

На первом этапе исследования была изучена литература, особое внимание уделено следующим параметрам:

- ПДК с.с.- среднесуточная предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, которая не оказывает пагубного влияния на здоровье человека при условии круглосуточного вдыхания.

- H₂S или Сероводород (сернистый водород, сульфид водорода, дигидросульфид) — бесцветный газ со сладковатым вкусом, имеющий запах протухших куриных яиц. Очень токсичен. При вдыхании воздуха с большой концентрацией из-за паралича обонятельного нерва запах сероводорода почти сразу перестаёт ощущаться. При высокой концентрации однократное вдыхание может вызвать мгновенную смерть. При вдыхании воздуха с небольшими концентрациями у человека довольно быстро возникает адаптация к неприятному запаху «тухлых яиц» и он перестаёт ощущаться, однако, вызывает головокружение, головную боль, тошноту, а со значительной концентрацией приводит к коме, судорогам, отёку лёгких и даже к летальному исходу. Во рту возникает сладковатый металлический привкус. Смертельная концентрация этого газа в воздухе очень мала – всего 0,1%. Такое количество сероводорода может привести человека к летальному исходу за 10 минут. Стоит лишь немного увеличить концентрацию – и смерть наступает мгновенно, после первого же вдоха, для примера: в канализационной системе концентрация сероводорода иногда достигает 16%. ПДКс.с. – 0,008 мг/м³[5, 6, 7].

- CO - Монооксиид углероода (угарный газ, окись углерода, оксид углерода(II)) — бесцветный чрезвычайно токсичный газ без вкуса и запаха. Основным антропогенным источником CO в настоящее время служат выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания. Оксид углерода образуется при сгорании углеводородного топлива в двигателях внутреннего сгорания. По классификации ООН оксид углерода(II) относится к классу опасности 2,3, вторичная опасность по классификации ООН: 2,1. Угарный газ очень опасен, так как не имеет запаха и вызывает отравление и даже смерть. Признаки отравления: головная боль и головокружение; отмечается шум в ушах, одышка, учащённое сердцебиение, мерцание перед глазами, покраснение лица, общая слабость, тошнота, иногда рвота; в тяжёлых случаях судороги, потеря сознания, кома. ПДКс.с. – 3,0 мг/м³ .[5, 6, 7]

- NH₃ - Аммиак (нитрид водорода) - химическое соединение, при нормальных условиях — бесцветный газ с резким характерным запахом. По физиологическому действию на организм относится к группе веществ удушающего и нейротропного действия, способных при ингаляционном поражении вызвать токсический отёк лёгких и тяжёлое поражение нервной системы. Ощущение запаха аммиака свидетельствует о превышении допустимых норм содержания в воздухе. ПДКс.с. – 0,04 мг/м³ [4, 5, 6]

- NO - Оксид азота (II) (мон(о)оксид азота, окись азота, нитрозил-радикал) бесцветный ядовитый газ, плохо растворимый в воде. Более 90% от общего количества выбросов оксидов азота попадают в воздушную среду при сжигании различных видов топлива. Патологические эффекты проявляются в том, что NO₂ делает человека более восприимчивым к патогенам, вызывающим болезни дыхательных путей. У людей, подвергшихся воздействию высоких концентраций диоксида азота, чаще наблюдаются катар верхних дыхательных путей, бронхиты, круп и воспаление легких. Кроме того, диоксид азота сам по себе может стать причиной заболеваний дыхательных путей. Попадая в организм человека, NO₂ при контакте с влагой образует азотистую и азотную кислоты, которые разъедают стенки альвеол легких. При этом стенки альвеол и кровеносных капилляров становятся настолько проницаемыми, что пропускают сыворотку крови в полость легких, что ведет к отеку легких, который зачастую ведет к летальному исходу. Длительное воздействие оксидов азота вызывает расширение клеток в корешках бронхов (тонких разветвлениях воздушных путей альвеол), ухудшение сопротивляемости легких к бактериям, а также расширение альвеол. Некоторые исследователи считают, что в районах с высоким содержанием в атмосфере диоксида азота наблюдается повышенная смертность от сердечных и раковых заболеваний. ПДКс.с. – 0,06 мг/м³[5, 6, 7]

- NO₂ - Оксид азота (IV) (диоксид азота) — ядовитый газ, красно-бурого цвета, с характерным острым запахом или желтоватая жидкость. Оксиды азота, улетучивающиеся в атмосферу, представляют серьёзную опасность для экологической ситуации, так как способны вызывать кислотные дожди, а также сами по себе являются токсичными веществами, вызывающими раздражение слизистых оболочек. Двуокись азота воздействует в основном на дыхательные пути и легкие, а также вызывает изменения состава крови, в частности, уменьшает содержание в крови гемоглобина. Образующаяся в результате взаимодействия диоксида азота с водой азотная кислота является сильным коррозионным агентом. ПДКс.с. – 0,04 мг/м³[5, 6, 7]

- SO₂ - Оксид се́ры (IV) (диоксид серы, двуокись серы, сернистый газ, сернистый ангидрид) - представляет собой бесцветный газ с характерным резким запахом (запах загорающейся спички), очень токсичен. Симптомы при отравлении сернистым газом — насморк, кашель, охриплость, сильное першение в горле и своеобразный привкус. При вдыхании сернистого газа высокой концентрации развивается удушье, расстройство речи, затруднение глотания, рвота, возможен острый отёк лёгких. При кратковременном вдыхании оказывает сильное раздражающее действие, вызывает кашель и першение в горле. Из-за образования в больших количествах в качестве отходов диоксид серы является одним из основных газов, загрязняющих атмосферу. ТЭЦ ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида. Выпадая с осадками, она подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей, скрыто угнетающе воздействует на здоровье человека. ПДКс.с. – 0,05 мг/м³ [5, 6, 7].

- Пыль — мелкие твёрдые частицы органического или минерального происхождения. К пыли относят частицы меньшего диаметра от долей микрона и до максимального — 0,1 мм. Более крупные частицы переводят материал в разряд песка, который имеет размеры от 0,1 до 5 мм. Химический состав пыли определяет многообразие воздействия ее на организм. Специфическое влияние проявляется при вдыхании пыли; меньшее значение имеет заглатывание ее со слюной и слизью. Вдыхание пыли может вызывать поражение органов дыхания — бронхит, пневмокониоз, либо развитие общих реакций — аллергии и интоксикации и способствовать развитию пневмонии, туберкулеза, рака легких. Неспецифическое действие пыли проявляется в заболеваниях верхних дыхательных путей, слизистой оболочки глаз, кожных покровов. ПДКс.с. – 0,15 мг/м³[5, 6, 7]

Полученные данные представлены в таблицах 1-4. В ходе измерений обнаружено, что содержание изучаемых вредных веществ не превысило допустимые нормы.

Таблица 1 – Средние показатели загрязнения воздуха в июне 2017 года

Примечание: * - здесь и далее ПДК с.с. - среднесуточная предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, которая не оказывает пагубного влияния на здоровье человека при условии круглосуточного вдыхания.

Таблица 2 – Средние показатели загрязнения воздуха в июле 2017 года

Таблица 3 – Средние показатели загрязнения воздуха в августе 2017 года

Таблица 4 – Средние показатели загрязнения воздуха в сентябре 2017 года

Для наглядности, полученные данные (табл. 1-4) были изображены в виде графиков (рис. 1-4). При сравнительном анализе выявлено, что наименьшие средние уровни загрязняющих веществ были получены на территории МБОУ СОШ №16 (рис 1-4). А наибольшие средние концентрации выявлены на территории улицы Тургенева в июне, июле и августе. В сентябре улица Трамвайная соответствовала по уровню загрязнения воздуха улице Тургенева.

Рисунок 1. Результаты измерений, проведенных в июне.

Рисунок 2. Результаты измерений, проведенных в июле.

Рисунок 3. Результаты измерений, проведенных в августе.

Рисунок 4. Результаты измерений, проведенных в сентябре

Далее нами было проанализировано состояние воздушной среды каждого объекта исследования в зависимости от месяца. На территории нашей школы наибольшая выраженность загрязнения обнаружена августе. Среди вредных веществ во все месяцы на всех исследованных территориях преобладало пылевое загрязнение (рис. 5-8).

Рисунок 5. Сравнительный анализ загрязнения воздушной среды территории МБОУ СОШ №16.

На улице Трамвайной наиболее неблагоприятная обстановка выявлена в августе-сентябре с преобладанием пылевого загрязнения (рис. 6).

Рисунок 6. Сравнительный анализ загрязнения воздушной среды ул. Трамвайная.

На улице Кубанская набережная выявлено также преобладание пылевого загрязнения с максимумумом интенсивности воздушных загрязнений в июле-августе (рис. 7).

Рисунок 7. Сравнительный анализ загрязнения воздушной среды ул. Кубанская набережная.

На улице Тургенева так же ожидаемо преобладало загрязнение пылью, наиболее выраженное в августе (рис. 8).

Рисунок 8. Сравнительный анализ загрязнения воздушной среды ул. Тургенева.

Заключение

Полученные нами данные демонстрируют удовлетворительное экологическое состояние воздушной среды города Краснодара. Наименьшие средние значения вредных веществ в воздухе были выявлены на территории МБОУ СОШ №16. Это можно объяснить ее внутриквартальным расположением и достаточной степенью озеленения в районе школы, что соответствует нормам СанПИН [8].

Характерным для всех объектов исследования явилось преобладание пылевого компонента, что может быть связано со временем проведения нашей работы – преимущественно летний, засушливый период. Вместе с тем, выбранный нами для исследования временной промежуток может несколько занижать результаты, поскольку время с мая по сентябрь является традиционно отпускным периодом, и, соответственно снижается интенсивность транспортного сообщения нашего города. Кроме того, в указанный период не работает ТЭЦ и котельные, наносящие огромный урон экологии нашего города. Поэтому, перспективами дальнейшей разработки нашей темы может послужить дополнительное исследование в осенний, зимний и весенний период и проведение сравнительного анализа данных, полученных в течение года. Необходимо так же расширить спектр изучаемых параметров загрязнения воздуха, а именно, измерить содержание таких опасных веществ как: свинец, никель, озон, бензапирен, формальдегид, фенол.

Несмотря на полученные удовлетворительные результаты, необходимо помнить, что нужно поддерживать и улучшать санитарное состояние нашего города и прежде всего его воздушной среды, что благоприятно скажется на здоровье горожан. Вот некоторые пути улучшения экологии Краснодара:

- Увеличение плотности городского озеленения и создание внешнего зеленого пояса, что может служить практически единственным средством решения основных экологических проблем города (уменьшение загрязнения воздуха и воды, снижение уровня шума, обогащение атмосферы кислородом);

- Запрет на сжигание листвы на дачных и приусадебных участках. Следует наоборот - обогащать ею почву: пролежав зиму под снегом или просто в верхнем слое почвы - под кронами деревьев или в компостных ямах, листва будет оказывать положительное действие. Систематическая же уборка листвы и подстилки в парках и на бульварах приносит только вред, вызывая уплотнение почвы, ухудшение ее водно-физических свойств и теплового режима, нарушая биологический круговорот питательных веществ;

- Снижение интенсивности транспортного потока в городской черте путем конструирования дополнительных транспортных развязок и введения в эксплуатацию экологически чистого общественного транспорта.

Выражаем глубокую благодарность администрации ФГБОУ ВО «КубГУ» за предоставления измерительного прибора для проведения исследования.

Список литературы

1. Региональное бюро ВОЗ: Природные пожары и аномальная жара в РФ. Методико-санитарные рекомендации. 2010 г. Режим доступа: http://www.euro.who.int/__data/assets/pdf_file/0019/120745/Sitrep_19August_RUS_wildfires.pdf?ua=1 (дата обращения 20.10.2017).

2. Оценочные данные ВОЗ по воздействию загрязнения воздуха на здоровье человека. 2016 г. Режим доступа: http://www.who.int/mediacentre/news/releases/2016/air-pollution-estimates/ru/ (дата обращения 22.10.2017).

3. Рекомендации ВОЗ по качеству воздуха, касающиеся твердых частиц, озона, двуокиси азота и двуокиси серы. Глобальные обновленные данные. Краткое изложение оценки риска. Режим доступа: http://www.who.int/publications/list/who_sde_phe_oeh_06_02/ru/. (дата обращения 22.10.2017).

4. ВОЗ: окружающая среда и социальные детерминанты здоровья. Режим доступа: http://www.who.int/phe/ru/. (дата обращения 20.10.17).

5. Ахметов Н. С. Общая и неорганическая химия. — М.: Высшая школа, 2001. – 743 с.

6. Голдовская Л.Ф. Химия окружающей среды: Учебник для вузов. – М.: Мир, 2005. – 296 с.

7. ГН 2.1.6.695-98 Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест. Режим доступа: http://www.gosthelp.ru/text/GN21669598Predelnodopusti.html (дата обращения 23.10.17).

8. Постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 29.12.10 г. N 189 "Об утверждении СанПиН 2.4.2.2821-10 "Санитарно-эпидемиологические требования к условиям и организации обучения в общеобразовательных учреждениях" (с изменениями и дополнениями Режим доступа: http://base.garant.ru/12183577/#ixzz4wPsgq94Ghttp://base.garant.ru/12183577/ (дата обращения 20.10.17).