V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ СНЕЖНОГО ПОКРОВА ПРИШКОЛЬНОЙ ТЕРРИТОРИИ П. ОКТЯБРЬСКИЙ

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Нечаева А.П. 1

---

1Филиал МАОУ Тоболовская СОШ-Карасульская СОШ

Завьялова М.Л. 1

---

1Филиал МАОУ Тоболовская СОШ-Карасульская СОШ

Работа в формате PDF

156.9 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение.

В научно-популярной литературе и источниках массовой информации активно поднимаются экологические проблемы. Это коснулось и нас. В посёлке возросло количество транспорта. В связи с укрупнением базовых школ района с января 2006 года большинство учащихся нашего образовательного учреждения находится на подвозе (70%). Соответственно увеличилось количество автобусов и микроавтобусов (9). Организовывались крупные стояночные комплексы. Родительская общественность неоднократно выражала беспокойство о вероятном ухудшении окружающей среды вблизи детского образовательного учреждения.

Из научной литературы известно, что выброс загрязняющих веществ транспортом происходит практически на уровне земли на небольшой радиус, но степень загрязнения этого радиуса велика (Кузнецов, 1996).

На одном из занятий кружка «Юный эколог» мы решили проанализировать состояние снежного покрова территории школы и выступить на школьной научно-практической конференции, которая пройдёт в апреле этого года.

При наступлении весны становится тепло, снежный покров тает, а образовавшаяся вода смывается в водоемы или впитывается в почву. Но если эта вода попадет в водоем или впитается в почву, какое влияние она окажет? Какое качество этой воды? И насколько вредна или полезна такая вода?

Сам по себе снег является эффективным накопителем аэрозольных загрязняющих веществ, выпадающих из атмосферного воздуха. При таянье все эти вредные вещества попадают в окружающую среду. При образовании и выпадении снега в результате процессов сухого и влажного вымывания концентрация загрязняющих веществ в нем оказывается обычно на 2-3 порядка величины выше, чем в атмосферном воздухе (Кузнецов, 1996).

Таким образом, снег, выпавший в конце ноября, сохранит вредные вещества, которые в нем содержатся, до весны. Весной снег растает, и вредные вещества попадут в почву.

Цель работы: провести исследование снежного покрова территории школы и по нему оценить состояние атмосферного воздуха в зимний период и качество талых вод.

Гипотеза: выбросы выхлопных газов транспортных средств пагубно влияют на состояние талых вод и почв.

Для достижения цели и проверки гипотезы были поставлены следующие задачи:

Проанализировать научно-методическую литературу по данной теме.

Провести исследование талой воды на содержание загрязняющих веществ.

Исследовать снег на общую химическую токсичность методом биотестирования.

Предложить пути дальнейшего улучшения атмосферы посёлка.

Объект исследования: Снег.

Предмет исследования: Влияние загрязнения снега на состояние талых вод и почв.

Проект имеет практическую значимость для решения и принятия мер по улучшению состояния атмосферного воздуха пришкольной территории и посёлка. Новизна работы заключается в том, что на указанной территории ранее подобные исследования не проводились.

Глава I.Источники загрязнения и последствия загрязнения.

Загрязнение снежного покрова происходит в 2 этапа. Во-первых, это загрязнение снежинок во время их образования в облаке и выпадения на местность - влажное выпадение загрязняющих веществ со снегом. Во-вторых, это загрязнение уже выпавшего снега в результате сухого выпадения загрязняющих веществ из атмосферы, это автомобильный транспорт и промышленные предприятия. Время пребывания в атмосфере антропогенных и природных веществ тесно связано с высотой выброса и физико-химическими свойствами. Время пребывания растет с высотой выброса и увеличением дисперсности аэрозольных частиц и составляет от нескольких минут до года и более (Новиков, 1975).

Поступление в атмосферу природных веществ (продуктов ветровой эрозии, летучих соединений, морских брызг) происходит непосредственно с поверхности Земли. Промышленные предприятия вносят основной вклад в загрязнение снежного покрова. Они загрязняют как уже выпавший снег, так и еще образующиеся снежинки. Радиус загрязнения довольно велик. Степень загрязнения зависит от типа предприятия и от фильтров, которые оно использует (Новиков, 1975).

Например, в Первоуральске на предприятии «Русский хром» в одном из печных цехов произошла авария. В результате, которой был полностью выведен из строя фильтр очистки печи. В итоге целых три часа в атмосферу выбрасывались вредные химические вещества. Жители города стали жаловаться на сильную боль в горле. Но, самое интересное случилось чуть позже. Снег окрасился в зеленый цвет, и появился резкий запах. Зеленый снег был по возможности собран и утилизирован («Информационное агентство «Студия-41»).

Выброс загрязняющих веществ автотранспортом происходит практически на уровне земли. И на небольшой радиус, но степень загрязнения этого радиуса очень высока (Кузнецов, 1996).

Тающий снег опасен в первую очередь для плодородия почв. Весной растениям необходимы «силы» и питательные вещества для интенсивного вегетативного роста, которые в растворенном виде поступают из почвы.

В крупных городах и промышленных районах почва находится в ужасающем состоянии. Вредные вещества, такие как соли тяжелых металлов, хлориды, нефтепродукты, вещества, оставшиеся от противогололедных реагентов и другие, впитывающиеся в почву, вместе с талой водой, еще больше ослабляют плодородные силы почв. Тем самым, уменьшая шансы выживания будущих растений (Кузнецов, 1996). Подобная ситуация складывается в городе Москва. Еще много лет назад почва превратилась в так называемый «урбанозем», непригодный для нормального существования многих растений (Лихачёва, Смирнова, 1994). Но почему именно весной? Дело в том что, очищая дороги города, снег сваливают большими кучами по обочинам. А именно на этих местах весной начинают всходить растения. Тающий сейчас снег токсичен, особенно в больших сугробах, которые долго лежали. Он содержит в себе опасные вещества, накопленные за зимний период. Городские власти принимают усилия для того, чтобы снег не таял в городе, а попадал на плавильные пункты, где талая вода проходит через тройную очистку, а потом сбрасывается в реки. Это такие специальные площадки, где снег тает сам по себе от повышения температуры воздуха. Но ведь эта талая вода уходит в землю, предварительно не очищается, и потому городская почва загрязняется (Брызгалина Е. В., Добродеев О.П., Дедков Ю.М., Зубов В.И., Иноземцев А.А., Кулакова И.А., Матвеев Н.П., Шильнов А.А, 2001).

Талая вода может стекать в водоёмы и становится их частью. Если вода загрязнена, то все загрязнения попадут в водоём, что представляет большую опасность для животных и человека.

Яркий пример тому - бассейн реки Кола. Он расположен в центральной части Кольского полуострова. Наиболее крупные населенные пункты, выбросы предприятий которых оказывают негативное влияние на загрязнение атмосферы и снежного покрова, находятся на севере и юге бассейна реки. Непосредственно за южной границей бассейна расположен город Оленегорск. В устьевом участке р. Колы и на его притоках расположены города Кола и Мурманск; на берегах реки и её притоках - от истока до устья - расположены 12 поселков и деревень. На загрязнение атмосферного воздуха и снежного покрова негативное влияние оказывает транспорт. Вдоль р. Колы практически на всем ее протяжении проходит железная дорога и автомагистраль Мурманск - Санкт-Петербург с интенсивным движением транспорта. Выброс загрязняющих веществ автотранспортом происходит практически на уровне земли, и интенсивное загрязнение снежного покрова происходит локально, в непосредственной близости от дороги. Так, только в результате износа автомобильных шин и тормозных колод в снег проникают кадмий, цинк, медь, сажа, копоть, остатки минеральных масел, окислы азота из выхлопа, сложные органические соединения. В период половодья загрязненные талые воды с многочисленных дорог устремляются в р. Колу, вызывая кратковременное повышение в воде некоторых ингредиентов до уровня предельно допустимой концентрации (ПДК). Многие из перечисленных веществ накапливаются в донных отложениях водоёма. Наиболее опасны кадмий и органические соединения. Они способны вызвать тяжелые органические поражения органов животных и человека, являются канцерогенами. Но главный вред окружающей среде наносит мощная промышленность Кольского полуострова. Предприятия по производству цветной и черной металлургии выбрасывают в целом более 100 тыс. тонн твердых, жидких и газообразных веществ, ежегодно. Кольский полуостров является крупным промышленным центром черной и цветной металлургии. Но жители этой области ощущают на себе последствия загрязнений, которые наносятся окружающей среде (Кузнецов, 1996).

Глава 2. Материалы и методы исследования.

Мы использовали специальные методики для обнаружения в снеговых пробах конкретных химических веществ, которые попадают в снег из атмосферы (Алексеев, Груздева, Гущина, 2005, Ашихмина, 2000, Мансурова, Кокуева,2001).

Для этого мы брали пробы снега из разных участков территории школы в начале января 2017 года. Это:

Пришкольный участок;

Территория школы около гаража;

Территория школы - место отдыха учащихся;

Место стоянки школьных автобусов;

В качестве контроля использовалась дистиллированная вода.

Выявление химических загрязнителей в снегу.

Оборудование: пробоотборники (пластмассовые бутылки с отрезанным дном с диаметром 10-15 см, высотой 60-80 см), емкости для снега, лопатки, трехлитровые банки, воронки, фильтры, весы, мерный цилиндр, блокнот, карандаш, индикаторная бумага, химическая посуда, спиртовка, карандаш по стеклу, стеклянная палочка, реактивы (хлорид бария, ацетат свинца, марганцовокислый калий, нитрат серебра, щелочь, карбонат аммония, концентрированная кислота, сульфидная соль (Na₂S или K₂S, красная кровяная соль)).

Ход работы:Пробы снега брались в трёх повторностях: расстояние между пробами - 1,5 м. Снег для исследования химического состава и примесей растапливали при комнатной температуре.

Для исследования использовали одинаковый объем талой воды – 0,5 л.

Получение фильтрата: отфильтровали осадок (во всех пробах его оказалось мало, около 1 грамма), рассмотрели его под микроскопом. Взять три пробы снегового фильтрата по 50 мл, отметить номер участка на каждой емкости.

Провести качественные реакции на выявление загрязнителя.

SO₄^2-. К 10 мл пробы прибавить 1мл хлорида бария. При содержании SO₄ возникает помутнение.

SO₃^2-. К 10 мл пробы прибавить слабый раствор марганцовокислого калия. При содержании SO₃^2- розовый цвет исчезает.

S^2-. К 10 мл пробы добавить нитрат серебра. Если содержится S ^2-, то появится слабое помутнение.

СI^-. К 10 мл пробы добавить ацетат свинца. При наличии СI^- выпадает осадок черного цвета.

NH⁴⁺. К 10 мл пробы добавить раствор щелочи сильной концентрации и подогреть. При наличии NH⁴⁺ появится запах аммиака, а если подержать у пробирки смоченную в воде индикаторную бумагу, то розовый лакмус станет синим, а бесцветный фенолфталеин — розовым.

Na⁺. Каплю раствора на стеклянной палочке или на металлической булавке опустить в пламя спиртовки. Если присутствует Na⁺, то наблюдается ярко-желтое окрашивание пламени.

Fe³⁺. К 10 мл пробы добавить несколько капель концентрированного раствора роданида калия. При наличии Fe³⁺ появится бледно-бурый цвет.

Са²⁺. Прилить к 10 мл снеговой пробы карбонат аммония, при наличии Са²⁺ появится помутнение, а если еще добавить концентрированную кислоту, то начнет бурно выделяться газ.

Сu²⁺. К 20 мл пробы добавить сульфидную соль. Зелено-бурый осадок говорит о присутствии Сu²⁺.

10. Фенол. В 5 мл пробы капнуть 2-3 капли раствора хлорида железа. Если есть фенол, проба окрашивается в фиолетовый цвет.

Отчетное задание - заполнить таблицу (Приложение )

Определить участок с наибольшим загрязнением, выявить причины. Определение кислотности снега.

Промышленные предприятия выбрасывают в атмосферу оксиды азота и серы; соединяясь с водой, они образуют кислоты. Кислотные осадки губительно действуют на живые организмы, строения, памятники. Используя индикаторную бумагу, можно определить наличие кислот в осадках и предсказать, к каким последствиям приведет таяние такого снега. Если в пробе рН меньше 5,6, то это говорит о кислотных выпадениях в изучаемом районе в течение зимы.

Провели тест на кислотно-щелочную среду с помощью индикаторов: универсальной лакмусовой бумаги, растворов метилоранжа и фенолфталеина (спиртового).

Ход работы:

Отлейте 10 мл снегового фильтрата в стакан

Опустите в стакан индикаторную бумагу и определите кислотность фильтрата, результат запишите. Определить участок с наименьшим показателем рН.

Исследование снега на общую химическую токсичность методом биотестирования (Шелпакова, 2008).

Материалы и оборудование: ёмкости с талой водой, чашки Петри, фильтровальная бумага, семена кресс-салата.

Методика выполнения работы:

При комнатной температуре растопить снег, отобранный для анализа из разных участков города (поселка)

Взять чашки Петри, пастеризовать их и налить на дно каждой талую воду (не забудьте подписать чашки, указав, откуда взята проба снега), В одну из чашек налить дистиллированную воду в качестве контроля. Затем в каждую чашку поместить по 10 семян.

Вести наблюдения за семенами примерно в течение 10дней. Не давать семенам и проросткам высохнуть, добавлять в чашки по мере необходимости талую воду, полученную из снега тех же участков.

Результаты своих наблюдений по каждой пробе занести в таблицу:

По скорости роста и вегетативной мощности сделать вывод о степени общей токсичности снега в различных участках города (поселка). Для наглядности можно построить график зависимости суммарной длины корней от места взятия пробы снега по дням наблюдения.

Глава 3. Результаты исследования и их обсуждение.

Проведённые исследования позволили обнаружить только некоторые загрязнители воздуха (Приложение 1). Во всех пробах присутствовал песок, мелкие частички пыли. На территории школы около гаража в одной из проб обнаружены сульфат ионы (SO₄^2-) и двух пробах присутствовали ионы железа (Fe³⁺). Возможно, обнаруженные сульфат ионы в пробе №2 являются случайными, хотя сульфат ионы поступают в воздух с выхлопными газами автомобилей и накапливаются в снеге (Новиков, 1975).

На месте стоянки школьных автобусов - во всех пробах выявлены ионы натрия (Na⁺) и в двух пробах ионы аммония (NH⁴⁺). Это вероятно связано с тем, что в целях предотвращения оледенения дорог применяют поваренную соль (NaCl) и удобрения (Брызгалина, Добродеев, Дедков, Зубов, Иноземцев, Кулакова, Матвеев, Шильнов,2001).

Наибольшее опасение вызывает остановка школьных автобусов. Это опасение обусловлено тем, что на этой территории находятся дети, а наличие загрязняющих веществ в снеге свидетельствует об их концентрации в атмосфере. Это может отрицательно сказаться на их здоровье, в частности оказывается вредное воздействие на кожу и дыхательную систему.

Сравнивая показатели кислотности проб талых вод можно отметить, что рН проб снега на территории школы - нейтральная.

Биотестирование показало, что наибольший процент всхожести кресс-салата в талой воде в контрольной пробе (100%) и на участке места отдыха учащихся – 93,3%. Тогда как самый низкий процент всхожести семян на участке места стоянки школьных автобусов – 76,7% (Приложение 2).

Проанализировав график зависимости суммарной длины корней от места взятия пробы снега, мы видим, что наибольшая суммарная длина корней была, в пробе, взятой на пришкольном участке (рис. 1). Территория пришкольного участка удалена от загрязнителей (автотранспорта, заводов, промышленных предприятий), также засажена деревьями и кустарниками, а в летнее время на ней высаживают овощи и цветочные клумбы.

Наименьшая суммарная длина корней - в пробе, взятой на месте стоянки школьных автобусов. Это связано с тем, что территория стоянки расположения вблизи дороги, по которой постоянно движется автотранспорт, выделяющий в атмосферу различные газы, загрязняющие атмосферу и ухудшающие качество снега, взятого нами для проращивания семян кресс-салата.

Семена, произрастающие в дистиллированной воде (контрольная проба), достигли высокой суммарной длины корней (3090 мм), все семена проросли (Приложение 2).

Рис. 1. График зависимости суммарной длины корней от места взятия пробы снега по дням наблюдения (составлено автором).

Нашей работой и проведёнными опытами мы хотели показать остроту данной проблемы в современности. При недостаточном внимании к данной проблеме в наши дни, последующие поколения могут столкнуться с нехваткой растительных, а как следствие и животных продуктов питания.

Для улучшения ситуации, на наш взгляд, необходимо:

Ужесточить проверку транспортных средств на выброс выхлопныхгазов.

Отвести места для мойки техники.

Продолжить озеленение территории посёлка, используя бордюрныекустарники: спирея серая, курильский чай, айва японская. Ониявляются поглотителями вредных веществ.

Наши предложения реализуются совместно с администрацией сельского поселения во главе с Гинтер Александром Владимировичем и при содействии депутата районной Думы Игнатовского Юрия Анатольевича (ООО «Газпром трансгаз Сургут»). Летом 2016 года учащимися школы высажено 430 саженцев рябины черноплодной, лиственницы сибирской, спиреи серой.

Цель нашей работы выполнена, поставленные задачи достигнуты. Перспективы: проанализировать данную проблему в течение 2 лет.

Выводы.

В ходе проведенного исследования мы изучили учебно-методическую и научную литературу и выяснили источники загрязнения снега и их отрицательное влияние на почву и водоёмов.

При исследовании талой воды на содержание загрязняющих веществ в некоторых пробах снега выявлены загрязнители: ионы аммония (NH⁴⁺) и ионы натрия (Na⁺) в пробах места стоянки школьных автобусов, ионы железа (Fe⁺³) - на территории школы около гаража.

Биотестирование подтвердило, что наиболее загрязнённая территория место стоянки школьных автобусов.

Предложены пути дальнейшего улучшения атмосферы посёлка.

Список литературы:

Алексеев СВ., Н.В.Груздева, Э.В.Гущина. Экологический практикум школьника. - Изд. «Дом Фёдорова», 2005. - 304 с.

Ашихмина Т.Я. Школьный экологический мониторинг. - Москва «Рандеву - AM», 1999. – 468 с.

Брызгалина Е. В., Добродеев О.П., Дедков Ю.М., Зубов В.И., Иноземцев А.А., Кулакова И.А., Матвеев Н.П., Шильнов А.А. Экология Подмосковья. - Москва «Современные тетради», 2001. – 606 с.

Кузнецов В.Н. Экология России: Хрестоматия. - АО «МДС», 1996. – 317 с.

Лихачёва Э.А., Смирнова Е.Б. Экологические проблемы Москвы за 150 лет. – Институт географии РАН, 1994. – 248 с.

Мансурова С.Е., Кокуева Г.Н. Школьный практикум. Следим заокружающей средой нашего города. - Изд. « Владос» 2001. – 112 с.

Новиков Э.А. Загрязнение – враг живого. – Москва: Московский рабочий, 1975. – 142 с.

Организация исследовательской деятельности учащихся по биологии [Текст] : учеб. пособие для студентов биологических специальностей педагогических вузов / авт.-сост. Л.И. Каташинская, А.Ю. Левых, Н.С. Малецкая, Г.Г. Пузынина; отв. ред. А.Ю. Левых. – Ишим: Изд-во Филиала ФГБОУ ВПО «ТюмГУ» в г. Ишиме, 2015. – 258 с.

Таблица: Химические загрязнители снега участков территории Карасульской школы.

(Приложение 1)

Приложение 2.

Таблица: Рост и развитие проростков в талой воде с пришкольного участка:

Таблица: Рост и развитие проростков в талой воде с территории школы около гаража:

Таблица: Рост и развитие проростков в талой воде с территории школы – место отдыха учащихся:

Таблица: Рост и развитие проростков в талой воде с места стоянки школьных автобусов:

Таблица: Рост и развитие проростков в дистиллированной воде (контрольная проба):