V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Зависимость загрязнения атмосферного воздуха от интенсивности движения автотранспорта

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Харрасов  И.Р. 1Иванова  А.С. 1

---

1Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №1 имени Героя Советского Союза В.П. Ферапонтова г. Белебея муниципального района Белебеевский район Республики Башкортостан

Харрасова  З.Н. 1

---

1Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №1 имени Героя Советского Союза В.П. Ферапонтова г. Белебея муниципального района Белебеевский район Республики Башкортостан

Работа в формате PDF

3.1 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Человек долго использовал двигатель внутреннего сгорания, не зная о его отрицательном воздействии на человека, животных и растения. Лишь в последнее время это отрицательное воздействие заметили и начали с ним бороться. Количество и концентрация вредных веществ в выхлопных газах автомобиля зависят от вида и качества топлива. Эти вещества отрицательно воздействуют на человека, животных, растения и вызывают глобальные изменения в биосфере. Изучая материал по данному вопросу, я решила выявить зависимость загрязненности атмосферного воздуха от интенсивности движения автотранспорта и изучить мероприятия направленные на предупреждение загрязнения атмосферного воздуха и снижение вредных примесей в нем на примере улицы Красноармейской и микрорайона МАОУ СОШ № 1 города Белебей.

Исследовательская работа по теме:

«Зависимость загрязнения атмосферного воздуха от интенсивности движения автотранспорта»

Область исследования: экология, физика, информатика.

Проблема: каждый день автомобили загрязняют окружающую среду выхлопными газами.

Цель: Провести исследование зависимости загрязнения атмосферного воздуха от интенсивности движения автотранспорта и изучить мероприятия направленные на предупреждение загрязнения атмосферного воздуха и снижение вредных примесей в нем на примере улицы Красноармейской и микрорайона школы № 1 города Белебей.

Задачи:

Проанализировать научную литературу по проблеме исследования.

Выяснить влияние вредных веществ, находящиеся в выхлопных газах и степень их воздействия на здоровье человека.

Изуить нормативы загрязнения атмосферного воздуха

Провести практические исследования, измерить количество выбросов вредных веществ в воздух автотранспортом в микрорайоне школы № 1 города Белебей.

Гипотеза: загрязненность атмосферного воздуха зависит от интенсивности движения автотранспорта и оказывает огромное влияние на здоровье человека.

Объект исследования: автомобильный транспорт

Предмет исследования: экология города.

Методы исследования:

теоретический анализ научной литературы;

опытно-экспериментальная работа;

наблюдение;

количественный и качественный анализ полученных результатов.

1. Основная часть.

1.1 История развития двигателей внутреннего сгорания.

Появление тепловых двигателей, связано с возникновением и развитием промышленного производства в начале XVII в. Копи, в которых добывали руду, нуждались в устройствах для откачки воды. Глубина шахт стала достигать 200 м. Приходилось держать до пятисот лошадей на одном руднике. Эта чисто практическая задача и стала причиной того, что первым тепловым двигателем стала машина для откачки воды.

В 1705 году Томас Ньюкомен изобрел тепло­вую машину. Она была первой машиной, которая с успехом при­менялась для подъема воды из шахт. Принцип ее работы был та­ким: пар из котла выходил в цилиндр и поднимал его доверху. За­тем в цилиндр под поршень пускали воду, пар конденсировался, давление понижалось, и атмосферное давление опускало поршень вниз.

В 1784 году английский механик Джеймс Уатт представил универсальный паровой двигатель. Уатт внес в свою машину такие усовершенствования, как центробежный регулятор ввода - пара, зо­лотник, паровая рубашка вокруг цилиндра, индикатор давления.

В 1788 Джон Фич построил паровой катер. В 1803 году в Париже на реке Сене американец Р. Фултон впервые испытал судно, движимое силой пара. А через 4 года по реке Гудзон уже ходил первый в ми­ре колесный пароход «Клермонт» с двигателем мощностью 20 л.с. В 1814 году англичанин Джордж Стефенсон создал паровоз, который двигал состав весом 30,5 т. со скоростью 6 км/ч. В России отец и сын Черепановы, крепостные мастера уральского завода, тоже построили паровоз (в 1834 году). Он вез состав весом 32 т. со скоростью 13-16 км/ч.

Клеман Адер, в 1890 г. построил паровой самолет «Эол» или "Авьон 1". Его крылья были сделаны из бамбуковых шестов, обтянутых плотной тканью, и настолько копировали крылья летучей мыши, что даже складывались вдоль корпуса. Самолет пролетел по прямой над парижским велотреком 50 м.

В конце XIX века коренным образом изменился паровой дви­гатель. Изобретатели решили использовать не давление пара, а скорость его движения. Первый важный шаг в разработке нового технического средства, потеснившего паровую машину, сделал шведский инженер Карл Густав Патрик Лаваль в 1889 г. Паровая турбина Лаваля представляет собой колесо с лопатками. Струя воды, образующаяся в котле, вырывается из трубы (сопла), давит на лопатки и раскручивает колесо. Экспериментируя с разными трубками для подачи пара, конструктор пришёл к выводу, что они должны иметь форму конуса. Так появилось, применяемое до нашего времени, сопло Лаваля.

Следующий шаг в разработке турбин сделал изобретатель из Англии Чарльз Парсонс. Он соединил паровую турбину с генератором электрической энергии. С помощью турбины стало возможно вырабатывать электричество, и это повысило интерес общества к паровым турбинам.

Появилось представление, что любое рабочее тело должно обладать свойствами пара, попадая в цилиндр в виде однородной массы с одинаковой температурой и давлением.

Та­ким рабочим телом могли стать продукты сгорания. Первый стационарный двигатель нового типа, работающий по четырехтактному циклу с предварительным сжатием смеси, был спроектирован и построен в 1862 г. кельнским механиком Н. Отто. Практически все современные бензиновые и газовые двигатели до настоящего времени работают по циклу Отто (цикл с подводом теплоты при постоянном объеме).

Один рабочий цикл происходит за четыре хода. Один ход поршня совершается за пол-оборота коленчатого вала. При повороте вала двигателя в начале первого такта поршень движется вниз. Объем над поршнем увеличивается. Вследствие этого в цилиндре создается разряжение. В это время открывается клапан и в цилиндр входит горючая смесь. К концу первого такта цилиндр заполняется горючей смесью, а клапан закрывается. При дальнейшем повороте вала поршень движется вверх и сжимает горючую смесь. В конце второго такта, когда поршень дойдет до крайнего верхнего положения, сжатая горючая смесь воспламеняется и быстро сгорает. Образующие при сгорании газы давят на поршень и толкают его вниз. Движение поршня передается шатуну, а через него коленчатому валу с маховиком. Импульсом для развития бензиновых двигателей послужило стремление использовать их на автомобиле. Первый бензиновый карбюраторный двигатель был построен в России в 1884 г.

Одним из самых важных проблем в создании двигателя внутреннего сгорания была борьба за повышение его КПД. Совершенствование двигателей шло в тесном взаимодейст­вии с совершенствованием производства.

Здесь следует отметить, что первые двигатели внутреннего сго­рания, работающие на легких фракциях перегонки нефти, были созданы в России. Так, в 1879 г. русским моряком И. С. Костовичем был спроектирован и в 1885 г. успешно прошел испытания 8-цилин­дровый бензиновый двигатель малой массы и большой мощности. Этот двигатель предназначался для воздухоплавательных аппара­тов.

В 1897 г. немецкий инженер Ру­дольф Дизель, работая над повышением эффективности двигателя внутреннего сгорания, предложил двигатель с воспламенением от сжатия. Если воздух сжать до давления не ниже 33-35 атм. и повысить вследствие этого его температуру до 500-700 °С, то топливо, вводимое туда, будет воспламеняться от соприкосновения с горячим воздухом. Ру­дольф Дизель предлагал не просто постепенное сгорание, он имел в виду регулируемое сгора­ние с обеспечением постоянства температуры и давления.

В 1899 г. в Петербурге создан первый в мире экономичный и работоспособный двигатель с воспламенением от сжатия. Проте­кание рабочего цикла в этом двигателе отличалось от двигателя, предложенного немецким инженером Р. Дизелем, который пред­полагал осуществить цикл Карно со сгоранием по изотерме.

В Рос­сии в течение короткого времени была усовершенствована конст­рукция нового двигателя — бескомпрессорнго дизеля, и уже в 1901 г. в России были построены бескомпрессорные дизели конструкции Г. В. Тринклера, и конструкции Я. В. Мамина — в 1910 г. Русский конструктор Е. А. Яковлев спроектировал и построил моторный экипаж с керосиновым двигателем. Успешно работали над созданием экипажей и двигателей русские изобретатели и конст­рукторы: Ф. А. Блинов, Хайданов, Гурьев, Махчанский и многие Другие.

Основными критериями при конструировании и производстве двигателей вплоть до 70-х годов XX в. оставалось стремле­ние к повышению литровой мощности, а следовательно, и к полу­чению наиболее компактного двигателя. После нефтяного кри­зиса 70 — 80 гг. основным требованием стало получение макси­мальной экономичности. Главными критериями для любого двигателя (последние 10 лет XX и начало XXI в) стали постоянно растущие требования и нормы по экологической чистоте двигателей и преж­де всего по коренному снижению токсичности отработавших газов при обеспечении хорошей экономичности и высокой мощ­ности.

1.2 Содержание токсичных веществ в отработавших газах.

Отработавшие газы двигателя внутреннего сгорания содержат около 200 компонентов. Период их существования длится от нескольких минут до 4-5 лет. По химическому составу, свойствам, характеру воздей­ствия на организм человека их объединяют в группы:

I группа - нетоксичные вещества: азот, ки­слород, водород, водяной пар, углекислый газ и другие естест­венные компоненты атмосферного воздуха.

II группа - оксид углерода (СО). Продукт неполного сго­рания нефтяных видов топлива, он не имеет цвета и запаха, легче воздуха. В кислороде и на воздухе оксид углерода горит голубо­ватым пламенем, выделяя много теплоты и превращаясь в углекислый газ. Оксид углерода способен вступать в реак­цию с гемоглобином крови, приводя к образованию карбоксигемоглобина, который не связывает кислород. Вследствие этого нарушается газообмен в организме, появляется кислородное голо­дание и нарушается функционирование всех систем организма. Отравлению угарным газом часто подвержены водители авто­транспортных средств, при ночевках в кабине с работающим дви­гателем или при прогреве двигателя в закрытом гараже.

III группа: NO – оксид азота и NO₂ – диоксид азота. Это газы, образующиеся в камере сгорания двигателя при температуре 2800°С и давлении око­ло 1 МПа. Оксид азота – бесцветный газ, не взаимодействует с водой и мало растворим в ней, не вступает в реакции с раствора­ми кислот и щелочей. Легко окисляется кислородом воздуха и образует диоксид азота. При обычных атмосферных условиях NO полностью превращается в NO₂ – газ бурого цвета с характерным запахом. Он тяжелее воздуха, поэтому собирается в углублениях, канавах и представляет большую опасность при техническом об­служивании транспортных средств.

IV группа - углеводороды С_ХН_У – этан, метан, бензол, ацетилен и др. токсичные веще­ства. В отработавших газах содержатся углеводороды различных гомологических рядов: парафиновые (алканы), нафтеновые (цикланы) и ароматические (бензольные), всего около 160 компонен­тов. Они образуются в результате неполного сгорания топлива в двигателе. Несгоревшие углеводороды являются одной из причин появ­ления белого или голубого дыма. Это происходит при запаздыва­нии воспламенения рабочей смеси в двигателе или при понижен­ных температурах в камере сгорания. Углеводороды под действием ультрафиолетового излучения Солнца вступают в реакцию с оксидами азота, в результате обра­зуются новые токсичные продукты – фотооксиданты, являющие­ся основой «смога». Фотооксиданты биологически активны, оказывают вредное воздействие на живые организмы, ведут к росту легоч­ных и бронхиальных заболеваний людей, разрушают резиновые изделия, ускоряют коррозию металлов, ухудшают условия видимости.

V группа - альдегиды. В отработавших газах присутствуют в основном формальде­гид, акролеин и уксусный альдегид. Наибольшее количество аль­дегидов образуется на режимах холостого хода и малых нагрузок, когда температуры сгорания в двигателе невысокие. Формальдегид НСНО – бесцветный газ с неприятным запа­хом, тяжелее воздуха, легко растворимый в воде. Он раздражает слизистые оболочки человека, дыхательные пути, поражает цен­тральную нервную систему. Обусловливает запах отработавших газов, особенно у дизелей. Акролеин СН₂=СН-СН=О, или альдегид акриловой кислоты, – бесцветный ядовитый газ с запахом подгоревших жиров. Ока­зывает воздействие на слизистые оболочки. Уксусный альдегид СН₃СНО – газ с резким запахом и ток­сичным действием на человеческий организм.

VI группа - взвешенные твердые вещества (сажа и другие дисперсные частицы (продукты износа двигателей, аэрозоли, масла, нагар и др.)), которые состоят из мелкодисперс­ных частиц (диаметром менее 1 мкм), способные находиться во взвешенном состоянии в течение суток. Сажа – частицы твердого углерода черного цвета, образую­щиеся при неполном сгорании и термическом разложении угле­водородов топлива. Она не представляет непосредственной опас­ности для здоровья человека, но может раздражать дыхательные пути. Создавая дымный шлейф за транспортным средством, сажа ухудшает видимость на дорогах. Наибольший вред сажи проявля­ется в адсорбировании на ее поверхности бенз(а)пирена, который в этом случае оказывает более сильное негативное воздействие на организм человека, чем в чистом виде. Поэтому уменьшение ее выбросов – весьма актуальная задача, от решения которой зависят как экологические показатели воздушного бассейна, так и разви­тие дизельного транспорта в целом. В настоящее время для очи­стки отработавших газов дизелей от сажевых (твердых) частиц во многих странах находят применение сажевые фильтры.

VII группа - cернистые соединения – такие неорганические газы, как сернистый ангидрид, сероводо­род, которые появляются в составе отработавших газов двигате­лей. Сернистые соединения обладают резким запахом, тяжелее воздуха, растворяются в воде. Они ока­зывают раздражающее действие на слизистые оболочки горла, носа, глаз человека, могут привести к нарушению углеводного и белкового обмена и угнетению окислительных процессов, при высокой концентрации (свыше 0,01 %) – к отравлению организма.

VIII группа - cвинец и его со­единения – встречаются в отработавших газах карбюраторных автомобилей только при использовании этилированного бензина. Бензин с добавлением этиловой жидкости становится этилированным. В состав этиловой жидкости входят тетраэтилсвинец РЬ(С₂Н₅)4, бромистый этил (ВгС₂Н₅) и амонохлорнафталин, бензин Б-70, параоксидифениламин и краситель. Сгорание этилированного бензина способствует удалению свинца и его оксидов из камеры сгорания, превращая их в парообразное состояние. Они вместе с отрабо­тавшими газами выбрасываются в окружающее пространство и оседают вблизи дорог. В придорожном пространстве примерно 50 % выбросов свинца в виде микрочастиц сразу распределяются на прилегаю­щей поверхности. Остальное количество в течение нескольких часов находится в воздухе в виде аэрозолей, а затем также осаж­дается на землю вблизи дорог. Накопление свинца в придорожной полосе приводит к загрязнению экосистем и делает близлежащие почвы непригодными к сельскохозяйственному использованию.

1.3 Нормативы загрязнения атмосферного воздуха.

Особенностью нормирования качества атмосферного воздуха является зависимость воздействия загрязняющих веществ, присутствующих в воздухе, на здоровье населения не только от значения их концентраций, но и от продолжительности временного интервала, в течение которого человек дышит данным воздухом.

ПДК - предельная допустимая концентрация загрязняющего вещества в атмосферном воздухе – концентрация, не оказывающая в течение всей жизни прямого или косвенного неблагоприятного действия на настоящее или будущее поколение, не снижающая работоспособности человека, не ухудшающая его самочувствия и санитарно-бытовых условий жизни. Величины ПДК приведены в мг/м³. (ГН 2.1.6.695-98)

ПДК_МР – предельно допустимая максимальная разовая концентрация химического вещества в воздухе населенных мест, мг/м³. Эта концентрация при вдыхании в течение 20-30 мин не должна вызывать рефлекторных реакций в организме человека.

ПДК_СС – предельно допустимая среднесуточная концентрация химического вещества в воздухе населенных мест, мг/м³. Эта концентрация не должна оказывать на человека прямого или косвенного вредного воздействия при неопределенно долгом (годы) вдыхании.

Стандарты качества воздуха ВОЗ – в основе требований ВОЗ лежит охрана здоровья человека. Различные периоды усреднения отражают потенциальное воздействие загрязнителей на здоровье человека; загрязнители, на которые установлены нормативы с краткосрочным базисным периодом, оказывают быстрое воздействие на состояние здоровья, а те из них, которые имеют долговременный отчетный период, связаны с хроническим вредным воздействием. В целях охраны здоровья ни один из стандартов не должен быть превышен. Чем выше концентрация, тем более ограниченным должен быть период воздействия на объект. Напротив, при более низкой концентрации загрязняющего вещества период воздействия может продлеваться.

II. Методика исследования

В городе Белебей также как и в других городах нашей страны наблюдается увели­чение транспортных загрязнений окружающей среды. Ежегодно парк автомобилей пополняется на тысячу единиц¹.

Автотранспорт является одним из основных загрязнителей ат­мосферы оксидами азота NO_x (смесью оксидов азота N0 и N0₂) и угарным газом (оксидом углерода (II), СО), содержащихся в вы­хлопных газах. Доля транспортного загрязнения воздуха составляет более 60% по СО и более 50% по NO_x от общего загрязнения атмос­феры этими газами. Повышенное содержание СО и NO_x можно об­наружить в выхлопных газах неотрегулированного двигателя, а так­же двигателя в режиме прогрева.

Выбросы вредных веществ от автотранспорта характеризуют­ся количеством основных загрязнителей воздуха, попадающих в ат­мосферу из выхлопных (отработанных) газов, за определенный промежуток времени.

К выбрасываемым вредным веществам относятся угарный газ (концентрация в выхлопных газах 0,3—10% об.), углеводороды — несгоревшее топливо (до 3% об.) и оксиды азота (до 0,8%), сажа.

В своей работе мы исследовали влияние автотранс­портных средств на состояние воздушной среды микрорайона СОШ № 1. Работу проводили по трем направ­лениям.

2.1. Расчет количества выбросов поступающих от автотранспорта в атмосферу в районе нашей школы.

1. Рассчитали количество выбросов поступающих от автотранспорта в атмосферу в районе нашей школы.

Количество выбросов вредных веществ, поступающих от авто­транспорта в атмосферу, может быть оценено расчетным методом². Исходными данными для расчета количества выбросов являются:

количество единиц автотранспорта разных типов, проезжаю­щих по выделенному участку автотрассы в единицу времени;

нормы расхода топлива автотранспортом (средние нормы рас­хода топлива автотранспортом при движении в условиях города приведены в табл.1)

Таблица 1

значения, эмпирических коэффициентов, определяющих выброс вредных веществ от автотранспорта в зависимости от вида горючего

(приведены в табл. 2).

Таблица 2

Коэффициент К численно равен количеству вредных выбросов соответствующего компонента в литрах при сгорании в двигателе автомашины количества топлива (также в литрах), необходимого для проезда 1 км (т.е. равного топливо удельному расходу).

Расчетная оценка количества выбросов вредных веществ в воздух от автотранспорта

Оборудование

Пишущие принадлежности, микрокалькулятор.

ПОРЯДОК РАБОТЫ

Выбрали участок автотрассы вблизи школы длиной 0,5—1 км, имеющий хороший обзор (из окна школы).

Таблица 3

Измерили шагами длину участка (l, м), предварительно оп­ределив среднюю длину своего шага.

Определили количество единиц автотранспорта, проходя­щего по участку в течение 20 минут.(количество единиц автотранспорта за 1 час рассчитывают, ум­ножая на 3 количество, полученное за 20 минут.)При этом заполняла табл. 3

Рассчитали общий путь, пройденный выявленным количеством автомобилей каждого типа за 1 час (L, км) по формуле:

где N_i — количество автомобилей каждого типа за 1 час;

i — обозначение типа автотранспорта;

l — длина участка, км.

Полученный результат занесли в табл.3.

Рассчитали количество топлива (Q_i, л) разного вида, сжигаемого при этом двигателями автомашин, по формуле:

значения Y_i.взяла из табл. 1.

Полученный результат занесли в табл.4.

Определили общее количество сожженного топлива каждого вида (Σ Q) и занесли результат в табл. 4.

Таблица 4

6. Рассчитали количество выделившихся вредных веществ в литрах при нормальных условиях по каждому виду топлива и всего по табл. 5.

Таблица 5

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ И ВЫВОДЫ

1. Рассчитали:

массу выделившихся вредных веществ (m, г) по формуле:

количество чистого воздуха, необходимое для разбавления вы­делившихся вредных веществ для обеспечения санитарно-допустимых условий окружающей среды.

Результаты записали в табл.6.

Таблица 6

Справочные значения предельно допустимых концентраций приведены в Приложении 1 (табл. П 1).

Принимая во внимание близость к автомагистрали жилых и общественных зданий, сделали вывод об экологической обстанов­ке в районе исследованного мной участка автомагистрали.

Масса всех выбросов составляет :18,4-20,7 г. за один час, тогда в сутки выбросов будет: 441,6-496,8 г. Следовательно на одного ученика нашей школы приходится 1,54-1,74г.вредных веществ.

Вывод. В районе школы №1 нет предприятий делающих вредные выбросы, значит автомобильный транспорт является одним из основных загрязнителей атмосферы в данном микрорайоне³.

2.2. Исследование микрорайона школы на степень защиты от вредных выбросов автомобильного транспорта

На втором этапе мы исследовали степень защиты микрорайона школы от вредных выбросов автотранспорта.

Территория школы огорожена от дорожного полотна пришкольным участком. Ширина пришкольного участка 32 м.из них на 20 метрах посажены деревья и кустарники. Далее на территории школы со стороны дороги посажены ели и березы, занимающие площадь шириной 8м.

Для выявления эффективности барьера из зеленых насаждений, мы изучилистепень запылённости возду­ха в различных местах пришкольной территории⁴.

2.2.1. Изучение степени запылённости возду­ха в различных местах пришкольной территории

Оборудование: прозрачная клейкая плёнка.

Ход работы

Собрали листья на разных участках пришколь­ной территории и на разной высоте (в глубине зелё­ной зоны, вблизи автомагистрали, со стороны жи­лых домов и т.д.).

Приложили к поверхности листьев клеящуюся прозрачную пленку.

Сняли плёнку с листьев вместе со слоем пыли, приклеили её на лист белой бумаги.

Сравнили отпечатки.

Проведя исследование, мы заметили, что степень запылённости листьев на разных участках пришкольной территории различна. Если на деревьях вблизи дороги листья были запылены очень сильно, то с приближением к территории школы количество пыли на листьях уменьшилось.

В данных условиях, мы считаем, что школа хорошо защищена от вредных выхлопных газов автотранспорта. Зеленые насаждения на территории школы служат барьером для выбросов автотранспорта.

Далее мы исследовали улицу Красноармейскую. Мы обнаружили, что между дорожным полотном и жилыми домами полностью отсутствуют зеленые насаждения. Расстояние от дороги до домов составляет 3-4 м, что не соответствует норме 6 м. То есть жители улицы Красноармейской незащищены от выбросов автомобильного транспорта.

2.2.2.Изучение степени загрязнения снега в различных местах пришкольной территории

Оборудование: электронные весы, лакмусовые, пробирки

Ход работы

Собрали снег на разных участках пришколь­ной территории и на разной глубине (в глубине зелё­ной зоны, вблизи автомагистрали, со стороны жи­лых домов и т.д.)⁵.

Растопили снег

Взвесили фильтровальную бумагу

Пропустили талую воду через фильтровальную бумагу .

Высушили фильтровальную бумагу.

Взвесили фильтровальную бумагу

Приложили к фильтровальной бумаге липкую ленту

Сравнили отпечатки.

Вывод.

При проектировании улицы Красноармейской не был учтен экологический фактор: не было отведено место для насаждений в зоне действия источника загрязнения, в результате жители улицы Красноармейской незащищены от выбросов автомобильного транспорта, но проект и расположение нашей школы соответствует данным требованиям. Школа хорошо защищена защитной полосой зеленых насаждений от вредных выхлопных газов автотранспорта.

2.2.3. Изучение степени загрязнения почвы в различных местах

пришкольной территории

Определение кислотности почвы.

Кислотность почвы определяется количеством в ней ионов водорода. Если их много, почва кислая, если мало – щелочная. Для любого садовода важна так называемая актуальная кислотность – показатель, который измеряется в pH (пэ аш, означает «вес водорода», находящийся в растворе).Каждый вид растений привыкает к определенной кислотности почвы и на почвах с другой кислотностью растет, цветет и плодоносит плохо, а то и вовсе погибает. Вызвано это тем, что кислотность влияет на возможность усвоения растением тех или иных микро- и макроэлементов из почвы. Поэтому при рекомендациях к выращиванию того или иного растения (деревьев, кустов, трав, корнеплодов, цветов и т.д.) всегда упоминают требуемую кислотность почвы.

Какая кислотность почвы бывает?

Условно уровень кислотности почвы подразделяют на три группы:

кислые почвы имеют показатель pH меньше 6,5;

нейтральные почвы – от 6,5 до 7,5;

щелочные почвы – больше 7,5.

Подавляющее количество растений не способно расти на очень кислых почвах (pH меньше 4,0) и очень щелочных (pH больше 8,0). Так что:

комфортная для растений кислотность почвы находится в пределах от 4,1 до 7,9 рН;

большинство почв имеют кислотность от 5,5 до 7,5 pH, пригодные и для сада, и для огорода, и для цветников (разве что растения все же нужно подбирать под существующую кислотность или корректировать кислотность почвы под те растения, которые собираетесь выращивать).Чтобы понять, какая кислотность почвы характерна для нашего участка, можно провести лабораторный анализ или использовать специальные приборы.

Определение кислотности по виду почвы

Различные по механическому составу (песок, ил, глина, суглинок) и природной структуре (торфяные, дерновые и т.д.) почвы исходно имеют определенный тип кислотности .

Кислотность различных видов почв

Нужно понимать, что это лишь исходная позиция. Даже просто выращивая на земле те или иные растения или добавляя в нее различные удобрения, мы немного изменяем базовую кислотность. Однако для примерного понимания того, какая почва у вас на участке, такая схема может быть полезной.

Определение кислотности по виду растений.

Если на нашем участке уже растут какие-то деревья, трава, цветы и другая зелень, то вы легко можете определить кислотность почвы с помощью следующей таблицы.

Многие культуры способны расти на почвах с широким диапазоном кислотности. Например, картофель можно выращивать на почвах с показателем pH от 4,5 до 6,0, главное для него – не известковать землю, он этого не любит. Петрушка готова расти при pH от 5,0 до 7,0, а тыква и кабачок вообще почти на любых почвах – им годится pH от 5,0 до 8,5.К растениям, которым почти безразлична кислотность, относятся также барбарис, береза, бирючина, ирга, рябина, сирень, спирея и некоторые другие.

Поэтому показанные в таблице диапазоны pH – наиболее комфортны для соответствующих растений. Так что если какая-то культура растет на зависть всем, то это означает, что она попала на идеальную для себя почву и по ней сразу можно определить кислотность. Если же растение чувствует себя не слишком хорошо, значит нужно искать причины – и первой будет неподходящая ему кислотность почвы.

Экспериментальное исследование состава почвы⁶.

Цель работы: исследование состава и свойств почвы.

Оборудование: монолит разреза почвы; пробы почвы; пробирки; химические стаканы; спиртовки; микроскоп; предметные стёкла.

Ход работы:

определили наличие влаги в почве. Небольшую пробу почвы поместили в сухую пробирку и нагрели почву.

Различают следующие показатели влажности почвы:

сырая – сочатся капельки воды

очень влажная - вода не сочится, но приложенный к почве лист фильтровальной бумаги быстро намокает

влажная – приложенный к почве лист фильтровальной бумаги намокает

свежая – почва на ощупь прохладная, чувствуется, что в ней есть влага, но фильтровальная бумага , приложенная к почве, не намокает

сухая – почва на ощупь сухая, рассыпающаяся

очень сухая – почва рассыпается сразу.

Норма: свежая почва

2. определили наличие воздуха в почве. Небольшую пробу почвы опустили в стакан с водой, пронаблюдав выделение пузырьков воздуха.

Норма: выделение пузырьков воздуха.

3. определили, какие частицы (органического и неорганического происхождения) входят в состав почвы. Пробу почвы опустили в стакан с водой и перемешали. Дали время отстояться. Наблюдали, все ли частицы почвы осели на дно (в процентах)?

Норма: не ниже 30% в агроценозах, 60% в естественных сообществах, чем выше показатель органики, тем выше продуктивность сообщества.

4. определение рН почвы имеет большое значение для сельскохозяйственного производства. Лишь немногие растения могут расти на сильно кислых почвах (рН 3 - 4). Исследования проводились при помощи универсального индикатора.

Норма: Для возделывания большинства культурных растений необходимы слабокислые, слабощелочные и нейтральные почвы (рН = 5 - 7,5).

5.Получение почвенного раствора и опыты с ним. 1. Готовим бумажный фильтр, вставляем его в воронку, закрепленную в кольце штатива.Подставляем под воронку чистую сухую пробирку и фильтруем полученную в первом опыте смесь почвы и воды. Готовим три фильтрата.образец №1 у школы,образец№2 на пришкольном участке и образец№3 у дорогиНаблюдаемые явления: почва остается на фильтре, а в пробирке собирается фильтрат - это почвенная вытяжка (почвенный раствор).2. Несколько капель этого раствора помещаем на стеклянную пластину.С помощью пинцета держим пластину над горелкой до выпаривания воды.Наблюдаемые явления: вода испаряется, а на пластинке остаются кристаллы веществ, ранее содержавшихся в почве.Вывод: почва содержит растворимы в воде соли.

3. Берем универсальную индикаторную бумагу и исследуем почвенные фильтраты.

Светло-жёлтые полоски индикаторной бумаги в растворе щёлочи приобрели синеватую окраску, а в растворе кислоты — от бурой до красной окраски..

Вывод: Образец№1почва нейтральнаяОбразец№2 и №3 почва слабо щелочная

2.2.4. Изучение степени загрязнения воздуха по лишайникам.

На территории пришкольного участка МАОУ СОШ № 1 насчитывается 21 дерево, возраст которых подходит для исследования (более 30 лет)⁷.

Исследовав лишайники, обитающие на этих деревьях, можно сделать следующие вычисления:

Класс загрязнения воздуха на территории МАОУ СОШ № 1 – 3 балла. Воздух относительно чистый. Основным загрязнителем воздуха является оживленная автотрасса. Кустистые кустарники не встречаются, что связано с загрязненным воздухом. Листоватые кустарники встречаются редко (на 5 из 21 деревьев).Накипные лишайники встречаются часто (18 из исследуемых 21 деревьев). Нами было проведено лихеноиндиакациальное исследование в качестве субстрата использовались деревья: тополь и рябина на территории школы № 1, для этого мы посчитали количество покрытых лишайниками деревьев (21 дерево). Отмечено, что в основном встречаются ксантория на стенная - 50%, пармелия- 30%, жизнеспособность каждого образца хорошая, слоевище здорово. Воздух в районе нашей школы – средней загрязненности.

Выводы

Проанализировав данные по интенсивности, качественному составу транспортного потока улицы Красноармейской и изучив мероприятия направленные на предупреждение загрязнения атмосферного воздуха и снижение вредных примесей в нем на примере данной улицы и микрорайона школы № 1 города Белебей сделали вывод, что так как районе школы № 1 нет предприятий делающих вредные выбросы, автомобильный транспорт является одним из основных загрязнителей атмосферы в данном микрорайоне. Количество вредных выбросов составляет в среднем около 18,4-20,7 г. за один час. Исследуя микрорайон школы и улицу Красноармейскую на степень защиты от вредных выбросов автомобильного транспорта было обнаружено, что при проектировании улицы Красноармейской не был учтен экологический фактор: не было отведено место для насаждений в зоне действия источника загрязнения. В результате жители улицы Красноармейской незащищены от выбросов автомобильного транспорта, но проект и расположение нашей школы соответствует данным требованиям.В связи с увеличивающимся загрязнением атмосферы наблюдается истощение почвы, накопление токсических веществ в ней. Это не может не повлиять на продуктивность почв и на урожайность

Школа хорошо защищена защитной полосой зеленых насаждений от вредных выхлопных газов автотранспорта.

Заключение

Автомобили распределяются по территории города, заполняют все местные проезды, дворы жилой застройки и создают повышенный фон загрязнения. Наиболее неблагоприятными режимами работы являются малые скорости и «холостой ход» двигателя. Техниче­ское состояние двигателя непосредственно влияет на экологиче­ские показатели выбросов. Низкое расположение выхлопной трубы от поверхности земли, приводит к тому, что отработавшие газы автомобилей скапливаются в зоне дыхания людей и слабее рассеиваются естественным образом. Если выбросы токсичных веществ – это неизбежность в работе автотранспорта то, как их можно уменьшить? Что же нужно сделать, что бы наш родной город стал чистым и красивым?

Нужн всего лишь:

Озеленить город, растения поглощают углекислый газ, выделяют кислород.

Уничтожить пустыри, что способствует уменьшению выветривания почв, следовательно, содержание пыли в воздухе уменьшается.

Проводить техосмотр автомобилей 2 раза в год, так как от состояния двигателя зависит количество вредных веществ, выбрасываемых автомобилем в атмосферу.

Сделать более доступным ремонт автомобиля.

Ужесточить санкции по отношению к нарушителям.

В качестве индивидуального транспорта чаще использовать велосипед. Конечно, автомобиль гораздо комфортнее и удобнее, но представьте, что вам придется выбирать между велосипедом и тем вредом, который причиняется нашему здоровью выхлопными газами.

Мы думаем, что большинство выберет велосипед. Из своей работы мы сделали вывод, что с изобретением тепловых двигателей власть человека над природой увеличилась. Но человек - часть природы, поэтому, что бы жить на Земле без страха за своё будущее, за своё здоровье, любоваться красотами природы, нужно беречь наш дом, иначе можно погибнуть.

Литература

Мансурова С.Е., Кокуева Г.Н. Следим за окружающей средой нашего города: 9-11класс :Школьный практикум. –м:. Гуманит. Изд. Центр. ВЛАДОС,2001.-112с.:ил.

Окружающая среда: энциклопедический словарь-справочник-М .,1993.

Энциклопедия «Аванта», том 15 «Техника», издательство «Аванта», 2001 год;

Энциклопедия «Аванта», том 16 «Физика», издательство «Аванта», 2003 год.

Коробкин В.И Экология. – М., 2006. – 465с.

Список приложений.

Приложение №1 Улица Красноармейская.

Приложение №2 Подсчет количества единиц автотранспорта разных типов.

Приложение №3 Изучение степени запыленности воздуха в различных местах пришкольной территории.

Приложение №4 Изучение степени загрязнения снега в различных местах пришкольной территории.

Приложение №5 Изучение степени загрязнения почвы в различных местах пришкольной территории.

Приложение №6 Изучение степени загрязнения воздуха по лишайникам.

Приложение №1

Улица Красноармейская.

Приложение №2

Подсчет количества единиц автотранспорта разных типов.

Приложение №3

Изучение степени запыленности воздуха в различных местах

пришкольной территории.

Приложение №4

Изучение степени загрязнения снега в различных местах

пришкольной территории.

Приложение №5

Изучение степени загрязнения почвы в различных местах

пришкольной территории.

Приложение №6

Изучение степени загрязнения воздуха по лишайникам.

1 Приложение №1. Улица Красноармейская.

2 Приложение №2. Подсчет количества единиц автотранспорта разных типов.

3 Приложение №1 Улица Красноармейская.

4 Приложение №3 Изучение степени запыленности воздуха в различных местах пришкольной территории.

5 Приложение №4Изучение степени загрязнения снега в различных местах пришкольной территории.

6 Приложение №4 Изучение степени загрязнения почвы в различных местах пришкольной территории

7 Приложение №5 Изучение степени загрязнения воздуха по лишайникам.