V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Определение качества снега в п.Мельниково методами биотестирования и химического анализа

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Федоришина  Е.А. 1

---

1ГБПОУ ЛО "Мичуринский многопрофильный техникум"

Пинаева А.Н. 1

---

1Мичуринский многопрофильный техникум

Работа в формате PDF

155.4 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Вода играет исключительно важную роль в природе. Она создает благоприятные условия для жизни растений, животных, микроорганизмов. Под влиянием солнечного тепла часть воды испаряется. Водяной пар, охлаждаясь в воздухе, превращается в капли, впитывает в себя газообразные выбросы, превращаясь, таким образом, в кислые или щелочные среды и в виде дождя или снега выпадает на землю. Дождевая и талая снеговая вода уже не является чистой. Снеговой покров накапливает в своем составе практически все вещества, поступающие в атмосферу. Антропогенными источниками загрязнения атмосферы в нашем поселке является в основном автомобильный транспорт, выбросы котельной. Автомобильные выхлопы накапливаются в снегу и с талыми водами поступают в открытые и подземные водоемы, загрязняя их. Изменяется состав снега. В снеговом покрове могут накапливаться, сера, свинец, тяжелые металлы. В связи с этим снег можно рассматривать как своеобразный индикатор загрязнения окружающей среды. Мы решили провести анализ талой воды и определить, в какой степени состав воздуха и окружающая среда оказывают влияние на качество снега.

Исследование проводилось в январе и марте 2018 года.

Цель работы: определить качество снега в п. Мельниково методами биотестирования и химического анализа.

Задачи: 1. Провести органолептический и химический анализ снега

2. Определить качество снега методом биотестирования

3. Выяснить, какие факторы влияют на качество снега

4. Сравнить результаты исследования, проведенные в январе, с результатом, проведенным в марте.

Гипотеза: на качество снега большое влияние оказывает автомобильный транспорт и выбросы котельной поселка.

Методы исследования:

1. Отбор пробы снега.

2. Подготовка талой воды к анализу.

3. Проведение химических анализов.

4. Изучение литературы и материалов Интернет-сайтов.

5. Биотестирование.

Глава 1. Литературный обзор

Одним из способов изучения чистоты воздуха является исследование снега. Снеговой покров накапливает в своём составе практически все вещества, поступавшие в атмосферу. В связи с этим он обладает рядом свойств, делающих его удобным индикатором загрязнения не только самих атмосферных осадков, но и атмосферного воздуха, а так же последующего загрязнения почвы и воды. В зависимости от источника загрязнения и его удалённости изменяется и состав снегового покрова.

Загрязнение снежного покрова нитратами и сульфатами представляет особый интерес в связи с тем, что эти компоненты могут быть причиной "кислотных выпадений". Одной из экологических проблем является повышение кислотности окружающей среды. Ежегодно в атмосферу Земли выбрасывается около 200 млн. т. твердых частиц (пыль, сажа и др.), сернистого газа (SO₂) , 700 млн. т. оксида углерода (II), 150 млн. т. оксидов азота, что в сумме составляет более 1 млрд. т. твердых веществ. Так вблизи котельных, работающих на угле, железных дорог, сетей, обслуживающих тепловозами на мазутном топливе, большого потока автотранспорта, работающего на дизельном содержащим топливе а также ряда специфических промышленных предприятий следует ожидать повышенное содержание серы. Антропогенные источники содержания соединений азота-, автотранспорт, теплоэнергетика, промышленные предприятия. Информативным является показатель величины pH снеговых вод. В обычном ( незагрязненном ) состоянии он изменяется от 5.5 до 5.8 . Вблизи металлургических заводов, около ТЭЦ, котельных, как правило рН снега имеет более высокие значения, то есть означает слабощелочную или щелочную среду, что связано, по-видимому, с выпадением зольных частиц, содержащих соединения гидрокарбонатов калия, кальция, магния, повышающих рН снеговой воды. Вдоль автомобильных трасс, в местах выбросов промышленными предприятиями продуктов сгорания с преобладанием оксидов серы, азота, углерода, наблюдается повышенное содержание хлорид ионов.

В качестве биоиндикатора мы использовали фасоль. Фасоль - типовой род растений семейства Бобовых, соединяющий около 87 видов в более тёплых областях обоих полушарий. Разводятся из-за плодов и семян, а некоторые виды так же из-за цветов ( под названием "турецких бобов"). Травянистые растения, чаще однолетние, большей частью вьющиеся, с перистыми листьями. Листочков 3, очень редко 1. И весь лист, и каждый листочек снабжён прилистниками. Цветки в пазушных кистях. Цветоложе с чашевидным диском . Крылья мотылькового венчика более или менее сращены с лодочкой, длинная вертушка которой, а также тычинки и столбик спирально скручены. Боб двустворчатый, между семенами с неполными перегородками из губчатой ткани. Семена богаты легумином и крахмалом.

Глава 2. Объекты и методы исследования

2.1. Характеристика района исследования

Мельниковское сельское поселение расположено в центральной части Карельского перешейка. На территории поселения отсутствуют разведанные месторождения полезных ископаемых с запасами, утвержденными для промышленной добычи. Богатство природы Карельского перешейка обуславливает то, что основными занятиями для жителей этой территории являются заготовка и переработка леса, производство, переработка и реализация продукции животноводства и растениеводства.

В состав поселения входят 8 населенных пунктов: поселки - Мельниково, Торфяное, Васильево, Студеное, Горы, Коверино, Быково, деревня Хвойное. Население 2186 человек (2014 год)

По данным 2004 года поселение считалось экологически благополучным. Состояние атмосферного воздуха и водной среды в норме, отсутствовало электромагнитное и радиоактивное загрязнение, уровень шума не превышал нормативных значений. По данным Комитета по природным ресурсам Ленинградской области в 2014 году, как и в 2010-2012 годах, состояние воды в реке Вуокса, протекающей на территории Мельниковского поселения, считается слабозагрязненным, что соответствует 2 классу качества.

Вместе с тем живописность территории Мельниковской волости, богатство живого мира, памятники архитектуры, истории, археологии привлекают значительное количество туристов и отдыхающих. С каждым годом их число растет, что может негативно сказаться на экологической обстановке поселка. Загазованность воздуха увеличивается, особенно в летнее время. Вырубаются леса, строятся многочисленные частные дома вблизи рек, озёр, растет число туристических баз.

2.2. Объекты и методы исследования

Объектом нашего исследования была талая снеговая вода, пробы мы собрали с различных участков посёлка Мельниково в январе и марте 2018 года.

Предметом исследования для методики биотестирования стали семена фасоли.

Отбор образцов снега проводился в нескольких точках

1. перекресток п. Васильево

2. животноводческая ферма (комплекс)

3. котельная посёлка

4.детский сад №20

5. территория школы

Отбор проводился на открытом участке, большом по площади. снег брался с одного метра кв., помещался в банку с этикеткой, которая закрывалась крышкой, приносился в школу, снег таял. Полученную талую воду использовали для анализов. Были проведены исследования цвета снега и талой воды-запаха. Цвет, наличие осадков и мутность, наличие углеводородной пленки, наличие нитратов, сульфатов, хлоридов, кислотность.

Определение внешнего вида снега

Перед отбором образца снега поверхность снежного покрова осматривалась на определение внешнего вида снега. Цвет может быть - белый, светло-серый, серый, грязный или другой. Так же определялось, чем обусловлен цвет снега - пыль, песок, гарь, копоть.

1. Химический анализ

Органолептический анализ

Запах воды

Для определения запаха талой воды взять 500 мл при комнатной температуре, налить в колбу с широким горлом, накрыть стеклом и встряхивать вращательными движениями. Открыв стекло, быстро определить запах. Для определения интенсивности запаха, колбу накрыть стеклом, нагреть на водяной бане до температуры 60 градусов и определить интенсивность запаха.

Наличие углеводородной плёнки

Воду в колбе отстоять в течении суток и отметить, присутствует или отсутствует радужная пленка.

Цвет воды

Для описания цвета воды используют обычное ее название : бесцветная, светло-жёлтая, зелёная, светло-зелёная, бурая, и т. д.

Пробу воды наливают в цилиндр до отметки 20 см. В качестве контроля используют цилиндр, заполненный на ту же высоту дистиллированной воды. Затем оба цилиндра рассматривают сверху на белом фоне при рассеянном дневном освещении.

Наличие осадка и мутности

Для определения осадка воду отстоять в течение суток, определить, образуется ли осадок после отстаивания воды. Если осадок образуется, то указать, чем обусловлен осадок, его интенсивность, цвет. Воду взболтать, профильтровать и сравнить фильтр на цвет и наличие примесей на фильтре. Мутность воды - мера содержания в ней взвешенных частиц, различных по происхождению. Это могут быть частицы глины, ила.

Химический анализ.

Определение кислотности снега.

Опустить в воду листок индикаторной бумаги и сравнить цвет листа со стандартной шкалой.

Методики определения химических веществ.

Для определения сульфатов (SO₄^-2) использовать хлорид бария. При наличии сульфатов возникает помутнение.

Для определения сульфитов (SO₃⁺²) использовать слабый раствор марганцового калия. При содержании сульфит-ионов розовый цвет исчезает.

Для определения сульфидов (S⁺²) использовать нитрат серебра. Если есть сульфид-ионы ,то появиться слабое помутнение.

Для определения хлорид-ионов использовать ацетат свинца. При наличии хлорид-ионов выпадет осадок черного цвета.

Для определения аммония (NH₄⁺) добавить раствор щёлочи и подогреть. При наличии аммония появиться запах аммиака.

2. Биотестирование

Исследуя пробы снега, собранного в разных местах, можно получить достаточно полное представление о степени и характере загрязнения окружающей среды на этих участках. Для проведения исследования мы использовали методику , составленную на основе работы " Исследование снега методом биотестирования" (Мансурова С.Е., Кокуева Г.Н. следим за окружающей средой нашего города: 9-11 кл.: Школьный практикум,- М.: Гуманит.изд. центр ВЛАДОС, 2001.-112с.: ил.).

Ход работы:

1. В январе 2018 года собрали снег в нескольких точках обследования: на перекрестке дорог п. Васильево с Призерской трассой, около животноводческой фермы (комплекса), рядом с котельной посёлка, возле детского сада №20, на территории школы. Собранный снег растаял.

2. Разложили по 25 семян фасоли в 5 блюдец и накрыли марлей.

3. В течение 19 дней поливали фасоль в каждом блюдце и вели наблюдения за прорастанием семян. (Для одного блюдца используется талая вода из снега, собранного из одной точки).

4. При завершении эксперимента определили, в каком из блюдец количество проросших семян больше.

Количество проросших семян показывает качество атмосферного воздуха в точке, где был собран снег. Чем меньше проросших семян, тем хуже качество воздуха.

Биотестирование повторили в марте 2018 года.

В зависимости от результатов опыта субстратам присваивают один из четырех уровней загрязнения ( Ашихмина Т.Я.)

1. Загрязнение отсутствует: Всхожесть семян достигает 90-100%, всходы дружные, проростки крепкие и ровные.

2. Слабое загрязнение. Всхожесть 60-90%. Проростки почти нормальной длинны, крепкие ,ровные.

3. Среднее загрязнение. Всхожесть 20-60% . Проростки по сравнению с контролем короче ,тоньше. Некоторые проростки имеют уродства.

4. Сильное загрязнение. Всхожесть семян очень слабая (менее 20%), проростки мелкие и уродливые.

Глава 3. Результаты и обсуждение

Результаты химического анализа снега (январь 2018) представлены в таблице №1. (приложение 1)

Данные таблицы показывают, что самый чистый снег оказался в образцах, взятых около детского сада №20 и школы. Снег белый, талая вода без запаха, бесцветна, в ней нет никаких посторонних примесей. Это объясняется тем, что данные точки исследования находятся во дворах, относительно удалены от автотрасс, вокруг много зеленых насаждений, действующих как природная преграда. Образцы снега , взятые в остальных точках обследования ,были более загрязненными, наблюдалась мутность воды, наличие осадка и цвета .Ионы сульфатов, хлора и аммония нами обнаружены не были . Ионы сульфидов были обнаружены в пробах на перекрестке п. Васильево, около животноводческой фермы( комплекс), в районе котельной поселка.

Реакция среды в образцах № 1, 2 , 4 , 5 слабокислая. В образце №3 ( котельная) реакция среды слабощелочная, что связано, по-видимому, с выпадением зольных частиц, содержащих соединения гидрокарбонатов калия, кальция ,магния, повышающих рН снеговой воды. Наличие углеводородной пленки наблюдалась в точках 1 и 2 (перекресток п. Васильево, животноводческая ферма), которые непосредственно прилегают к крупным автострадам.

Результаты опыта по проращиванию семян (январь 2018 года) представлены в таблице №2 ( приложение 2)

Метод биотестирования показал, что наибольшее количество проросших семян наблюдается около детского сада №20. Это может объясняться тем , что данная точка исследования находиться во дворах, относительно изолирована от автотрасс. На остальных участках снег можно охарактеризовать как слабозагрязненный. Наименьший процент прорастания семян мы наблюдали в точках 1 и 3 (перекресток п. Васильево и котельная поселка). Это объясняется тем, что данные точки непосредственно прилегают к крупным автострадам, а так же котельная, которая топиться углем.

В марте 2018 года мы повторили химический анализ снега и биотестирование в тех же точках. Данные химического анализа приведены в таблице №3 (приложение 3).

Из таблицы видно, что реакция среды во всех образцах слабокислая. Однако, ионы SO₃^2- были нами не обнаружены. В образцах так же не были обнаружены ионы хлора. Это объясняется сравнительно малой обработкой дорог реагентами в зимний период на территории Мельниковского поселения, которые накапливаются в снегу.

Органолептический анализ образцов показал, что самый чистый снег был около детского сада № 20 и в районе школы, а самый грязный в точках 1, 2 и 3, также, как и в январе 2018.

Результаты биотестирования мартовских проб представлены в таблице № 4 (приложение 4)

Из таблицы видно, что по сравнению с январским опытом, семена начали всходить раньше, что объясняется увеличением длины светового дня, наличием солнца. В остальном результаты повторного опыта мало отличаются от результатов опыт, поставленного в январе. Наибольшее количество проросших семян наблюдается около детского сада № 20. По шкале Ашихминой в точке № 4 и № 5 с отсутствием загрязнения, в точке № 1,№ 2, № 3 - слабозагрязненный.

Выводы

1. Нами на протяжении зимы 2018 года дважды проводился органолептический и химический анализ снега, в результате которого мы выяснили, что наиболее загрязненной была талая вода, полученная из проб снега, собранных вблизи автодорог, рядом с котельной.

2. Методика биотестирования снега, проводимая нами также дважды, показала, что наименьшее загрязнение наблюдается в точке №4 т № 5 (детский сад, школа), остальные участки мы сможем охарактеризовать как слабозагрязненные. Наименьший процент прорастания семян мы также наблюдали в точках 1, 2, 3 (перекрёсток п. Васильево, животноводческая ферма (комплекс), котельная посёлка).

3. Полученные результаты доказывают, что снег на территории посёлка слабо загрязнен вредными веществами. Мы выяснили, что на качество снега большое влияние оказывает автомобильный транспорт, выбросы котельной поселка.

4. Сравнив результаты январского и мартовского опытов, мы выяснили, что показатели изменились незначительно.

5. Состояние атмосферного воздуха в п. Мельниково в целом экологически благополучно.

Предложения:

1. Проводить подобные исследования ежегодно, чтобы контролировать состояние окружающей среды.

2. Крупные автострады располагать вдали от жилых домов.

3. Проводить озеленение территории поселка.

4. Контролировать вышестоящим организациям вырубку леса.

Список литературы

1. Мансурова С.Е., Кокуева Г.Н. Следим за окружающей средой нашего города: 9-11 кл.: Школьный практикум.- М.: Гуманит. Изд.центр ВЛАДОС, 2014.-112с.:ил

2. Школьный экологический мониторинг. Учебно-методическое пособие/ Под ред. Т.Я. Ашизминой. -М.: АГАР, 2015

3. Состояние окружающей среды в Ленинградской области- СПб., 2015 с. 87 http://yamal-obr.ru/articles/bioindexaciya-snega

4.http://ru/wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B0%D1%81%D0%BE%D0%BB%D1%8C

5.http://nsportal.ru/ap/library/drugoe/2012/04/27/issledovanie-svoystv-taloy-vody

6.https://ru.wikipedia.org/wiki/%DO%93%D0%B0%D1%82%D1%87%D0%B8%D0%BD%D0%B0%

Приложение 1

Таблица 1

Результаты химического анализа снега. Январь 2018

Приложение 2

Таблица 2

Результаты опыта по проращиванию семян. Январь 2016.

Приложение 3Таблица 3

Результаты химического анализа снега . Март 2018

Приложение 4

Таблица 4

Результаты опыта по проращиванию семян. Март 2018