Изучение противогололедных реагентов, применяемых на территории села Новое Раменского района

VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Изучение противогололедных реагентов, применяемых на территории села Новое Раменского района

Кучерявенко  Е.Н. 1Рубан  А.Р. 1
1МОУ Новосельская основная общеобразовательная школа
Медведева  Т.В. 1Павлова  Е.Л. 1
1МОУ Новосельская основная общеобразовательная школа
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

1.1.Актуальность

Каждый год, когда выпадает снег, жители городов сталкиваются с проблемой гололеда. Он приносит с собой много проблем, люди падают, получают травмы, машины попадают в аварии. И, тогда, чтобы избежать этих ситуаций, применяют противогололедные реагенты. У нас в Новосельской школе тоже есть такой опасный участок, где во время гололеда можно получить травму – это центральный вход (фото 1, 2, 3 приложение 1).

Мы обратили внимание на то, что у нас во дворе эту дорожку тоже посыпают, иногда песком, иногда какой – то смесью, но самое главное, что нас заставило задуматься, это то, что все остатки снега, смешанные с этими смесями дворник сбрасывает на газон, где растут наши ели. И у нас соответственно возник вопрос, а не навредят ли эти смеси нашим елкам и цветам, нужен или не нужен нам противогололедный реагент? Насколько он опасен, или безопасен для людей, животных и окружающей среды? И, если опасен, то чем можно его заменить?

1.2.Цель проекта: Определить, какие противогололедные реагенты применяются на территории Новосельской школы и села Новое Раменского района и, какое влияние они могут оказывать на растения, обувь, технику.

Задачи

Изучить рынок современных ПГР и механизм их действия.

Провести соцопрос жителей нашего микрорайона по данной проблеме.

Провести химический анализ снега, взятого на территории школьного двора и села Новое Раменского района на содержание ПГР.

Исследовать влияние реагентов на натуральную кожу и металлы.

Исследовать влияниереагентов на прорастание семян злаковых и бобовых.

Привлечь внимание администрации нашей школы, родителей к проблеме.

Методы исследования: наблюдение, эксперимент, интервью.

. Этапы работы над проектом

Подготовительный этап

Определение цели и задач работы;

Формулирование гипотезы;

Составление плана работы;

Поиск и изучение литературы по теме работы.

Основной этап

Выполнение собственных исследований;

Оформление работы.

Заключительный этап

Подведение итогов работы.

Гипотеза: Противогололедные реагенты в своем составе содержат вещества, которые могут подавлять рост растений и разрушающе действовать на обувь и одежду, а также на автомобили, подвергая их коррозии.

Объект исследования

Образец №1 – снег с газона на школьном дворе, куда его скидывают во время очистки дорожки;

Образец №2 – снег с тротуара на автобусной остановке с. Новое;

Образец №3 – снег с проезжей части дороги на перекрестке с. Новое;

Образец №4 – контрольная проба снега из чистой зоны, которая находится вдали от дороги в глубине школьного двора.

1.4. Обзор используемых источников информации

Мы решили разобраться каков механизм действия ПГР и почему они плавят снег? Оказывается, когда снег смешивается с реагентом, то образуется масса, которая называется рассолом, и именно он имеет температуру замерзания ниже, чем температура замерзания воды, и поэтому лед и снег тает и прекращается образование гололеда.

Противогололедные реагенты бывают жидкими и твердыми.

Жидкие реагенты желательно применять до выпадения осадков, т.е. в сухую погоду и при гололеде. Твердые реагенты лучше использовать в слякотную погоду. При попадании твердого реагента на поверхность снега или льда, его кристаллы начинают активно поглощать влагу из окружающей среды, реагент начинает выделять тепло, которое и используется для таяния снега.

Идеальных реагентов нет. У каждого есть свои плюсы, и свои минусы. Главная проблема в том, что не соблюдаются нормы применения, так как концентрация является показателем опасности или безопасности его применения. Работая с противогололедными реагентами нужно соблюдать инструкции, которые утверждены. Необходимо строго соблюдать дозировку в соответствии с руководством, использовать средства защиты, надевать респиратор и пользоваться резиновыми перчатками. [2,3]:

Основная часть

Мы решили начать с опроса учителей и родителей нашей школы об их отношении к реагентам, составили вопросы и вышли на улицу.

Социологический опрос

В социологическом опросе приняли участие 25 человек (фото 4 - 6)

Устраивает ли вас состояние тротуаров и дорог в вашем микрорайоне?

Как вы считаете, применение ПГР действительно уменьшает скольжение и помогает бороться с гололедом?

Как вы считаете, ПГР влияют насостояние обуви, одежды и в целом экологическую ситуацию в городе?

Как вы считаете, нужно ли следить за нормами расходования реагентов?

Как вы считаете, нужно ли применять ПГР на улицах города?

Какой способ для уборки снега и ликвидации гололеда вы могли бы предложить?

Вывод: Все без исключения респонденты понимают опасность бесконтрольного применения реагентов, так как они портят обувь, машины, могут накапливаться в почве, и считают, что необходимо строго соблюдать нормы их расходования. В результате опроса нами были выделены самые распространенные ответы:

«Сплошная химия на дорогах и тротуарах. Лучше посыпать песком с солью, как раньше».

«От этих реагентов сплошная грязь на дороге. Ничего не работает!».

«Из-за этих реагентов ржавеет машина и портится обувь».

«Реагенты вредны для окружающей среды, так как губят растения».

Чтобы согласиться с мнением взрослых или опровергнуть его, необходимо провести свое исследование.

Практическая часть

Опыт 1. Исследование физического состояния снегового покрова

Материалы для исследования: Для исследования физико-химического и биологического состояния снега были взяты образцы снега №1- №4 с разных участков (фото 7- 9)

Исследование свойств снеговых проб проводилось в школьной химической лаборатории (фото 10 -15)

Ход работы:

Приготовление водной вытяжки. Снег необходимо растопить, затем талую воду отфильтровать через бумажный фильтр. Оценивать прозрачность воды, мутность, наличие осадка.

Таблица 1. Результаты физических исследований

Образец снега

Физические параметры

Прозрачность

Мутность

Наличие осадка

Наличие масляной пленки

№1

++

+

+

-

№2

+

++

++

-

№3

-

+++

+++

+

№4

+++

-

-

-

Вывод: По результатам наиболее загрязненным оказался снег с проезжей части дороги, затем снег, взятый на остановке, и почти без осадка был снег со школьного газона. Самым чистым был образец со школьного сквера.

Опыт 2. Определение ионов солей в испытуемых образцах

Материалы для исследования:

Образцы снега №1- 4

Контрольные образцы 10 % растворов солей NaCl, CaCl2, MgCl2.

Реактивы: AgNO3, BaCl2, графитовый стержень, спиртовка, индикаторы.

Ход работы:

Определение ионов натрия Nа+ можно провести качественно по их способности окрашивать пламя в желтый цвет. В пробирку налить 5 мл контрольного 10 % раствора NaCl, опустить в нее графитовый стержень, смочить его раствором и прокалить в пламени спиртовки. Затем проделать этот же опыт с испытуемыми образцами снега.

Определение ионов кальция Са2+ можно тоже провести качественно по их способности окрашивать пламя в темно-оранжевый цвет. В пробирку налить 5 мл контрольного 10 % раствора CaCl2, опустить в нее графитовый стержень, смочить его раствором и прокалить в пламени спиртовки. Затем проделать этот же опыт с испытуемыми образцами снега.

Определение хлорид-иона Сl-. В пробирку налить 5 мл контрольного

10 % раствора NaCl, добавить несколько капель AgNO3 нитрата серебра, перемешать. Выпадение белого осадка AgCl подтверждает наличие в растворе хлорид-иона Сl-. Затем проделать этот же опыт с испытуемыми образцами снега. [1, с. 150]. 

Определение сульфат–иона SO4 2- . В пробирку налить 5 мл контрольного 10 % раствора Na2SO4 сульфата натрия, добавить несколько капель раствора хлорида бария BaCl2. Раствор в пробирке нагреть до кипения. При наличии сульфатов происходит реакция, и в результате сульфат бария выпадает в виде белого осадка  Na2SO4 + BaCl2 = 2NaCl + BaSO4  [1, с 150]:

Таблица2.  Содержание определяемых ионов, контрольные результаты

Реактив

Определяемый ион

Nа+

Са²+

Cl¯

SO42-

Цвет пламени

Желтый

Оранжевый

   

AgNO3

   

Осадок белого цвета

 

BaCl2

   

 

Осадок белого цвета

Таблица 3. Содержание определяемых ионов в снежном покрове

Образец снега №

Определяемый ион

Nа+

Са²+

Cl¯

SO42-

№1

+

+

№2

+

++

№3

+

++

№4

Вывод: по результатам исследования в снеговом покрове сульфат-ионы (SO42-) и ионы кальция (Са²+) нами обнаружены не были, но во всех образцах, кроме№4, в большом количествесодержатся ионы хлора(Cl¯) и ионы натрия (Nа+). Это позволяет нам сделать вывод о том, что в районе нашей школы и на территории школы применяют реактивы, основной компонент которых – поваренная соль NаCl (хлорид натрия)

Опыт 3. Изучение влияния противогололедных реагентов на металлы

Цель эксперимента: выяснить, как дорожный реагент может влиять на кузов автомобиля, что происходит с краской кузова и металлом при постоянном воздействии дорожного реагента, действительно ли реагенты могут отрицательно влиять на состояние автомобилей, т. е. подвергать их разрушению.

Ход работы

Взять металлические болты от запчастей, затем погрузитьих в стаканы с контрольными образцами10% растворов солей и фильтратами всех взятых образцов снега (фото 16-19)

Время эксперимента: сутки

Таблица 4. Результаты исследований влияния солей

на металлические изделия

 

Контрольные образцы10%

№ пробы снега

NаCl

СаCl2

MgCl2

№1

№2

№3

№4

Железный болт

++

++

++

++

++

++

+

Вывод: Во всех образцах произошли серьезные повреждения металлов. Особенно быстро подверглись разрушению металлы в контрольных образцах (10% растворах солей) и образцах, взятых на остановке и на проезжей части дороги. Первые признаки образования ржавчины появились в течение первых 3 часов. В образце №4 также наблюдается коррозия, но этот процесс шел дольше, значит, соли ускоряют коррозийный процесс.

Наш эксперимент доказательно подтвердил:

Дорожные реагенты все-таки могут разрушать краску и металл кузова гораздо активнее, чем просто вода без явных примесей.

Любые поврежденные, помятые и поцарапанные участки разрушаются быстрее, так как идет быстрее коррозийный процесс.

Обычная, безобидная на первый взгляд, соль является очень агрессивным веществом, так как именно хлорид натрия является основным компонентом во всех наших образцах, мы это подтвердили ранее и именно он разрушающе действует на металлы.

Опыт 4. Изучение влияния противогололедных реагентов на кожу

Цель эксперимента: выяснить,действительно ли реагенты могут отрицательно влиять на состояние обуви и одежды, т. е. подвергать их разрушению.

Ход работы

Кусочки натуральной кожи черного цвета были поместить в 10% растворы солей и фильтраты всех образцов снега (фото 20-23).

Время эксперимента: сутки

Результаты: Во всех образцах, и в контрольных образцах 10% растворов солей, и в образцахисследуемых растворов, кроме пробы №4 (чистый снег), наблюдается коробление кожи, вздутие, появление белых разводов. Все растворы стали розового цвета, значит, реагенты разрушают и краску. Самые сильные изменения наблюдались в образце 10% раствора NаCl.

Таблица 5. Результаты изучения влияния солей на натуральную кожу

 

Контрольные образцы 10% растворов

№ пробы снега

NаCl

СаCl2

MgCl2

№1

№2

№3

№4

Коробление

+++

++

++

+

++

++

+

Разводы

++

++

+

+

++

++

-

Жесткость

+++

++

++

+

++

++

-

Вывод: Наш эксперимент доказательно подтвердил:

Все контрольные образцы (10 % растворы NаCl, СаCl2, MgCl2) в чистом виде однозначно негативно влияют на натуральную кожу. Наиболее агрессивен 10 % раствор NаCl.

Реагенты, содержащие как обычную соль (хлорид натрияNаCl), так и другие хлориды, которые смешивают со снегом, могут разрушающе действовать на обувь, приводя ее быстро в негодное состояние.

Опыт 5. Изучение влияния ПГР на процессы жизнедеятельности растений

Цель эксперимента: Выяснить, как влияет снеговая вода с реагентами на всхожесть семян фасоли, пшеницы и овса, а, следовательно, подтвердить, действительно ли противогололедные реагенты могут отрицательно влиять на процессы жизнедеятельности растений.

Методика проведения эксперимента: Исследование влияния реагентов на рост и развитие растений можно рассмотреть на опытах по прорастанию семян. Для достоверности результатов были взяты семена красной фасоли (10 штук), пшеницы и овса (по 30 штук) были помещены в чашки на влажные салфетки, смоченные растворами контрольных солей, концентрация которых уменьшена до 1% и растворами испытуемых образцов. В течение эксперимента следить за всхожестью семян, длиной корневой и надземной части проростка.

Семена белой фасоли (по 5 штук) были заложены пророщенные. Следить за ростом проростка.

Время эксперимента: 3 суток

Таблица 6. Результаты изучения влияния солей на всхожесть и

развитие проростка семян фасоли

 

Контрольные образцы

1% растворов солей

№ пробы снега

NаCl

СаCl2

MgCl2

№1

№2

№3

№4

%

всхожести

0

0

0

0

0

0

100

Развитие проросших семян

погибли

все

живые – 4 роста нет

погибли

все

погибли

все

погибли

все

погибли

все

Живые все

рост на

10мм

Таблица 7. Результаты изучения влияния солей на всхожесть

семян пшеницы

 

Контрольные образцы

1% растворов солей

№ пробы снега

NаCl

СаCl2

MgCl2

№1

№2

№3

№4

% всхожести

0

33

0

0

0

0

100

Таблица 8. Результаты изучения влияния солей на всхожесть

семян овса

Номер пробы

Контрольные образцы

1% растворов солей

№ пробы снега

NаCl

СаCl2

MgCl2

№1

№2

№3

№4

% всхожести

0

20

0

0

0

0

100

Результаты: В ходе исследования установлено:

У семян красной фасоли, пшеницы и овса, которые поливали водой из снега, взятого в чистой зоне школьного двора (образец №4) всхожесть семян составляет 100%, длина проростков до 10 мм.

У семян пшеницы, политых раствором 1% СаCl2, всхожесть 33% (10 из 30 зерен с длиной проростка 1 мм), а у семян овса – 20% (6 из 30 зерен с длиной проростка 1 мм).

Во всех остальных растворах, и контрольных, и испытуемых все семена фасоли, пшеницы и овса сморщились и не проросли (0% всхожести).

Семена белой фасоли, которые были помещены с проростками, погибли в течение 3 суток во всех образцах, кроме образца №4 и 1% раствора СаCl2. В образце №4 наблюдается увеличение проростков на 10 мм, зерна крепкие. Проростки, помещенные в раствор СаCl2, не погибли, но пожелтели, увеличения их роста нет.

Вывод:Наш эксперимент доказательно подтвердил:

Контрольные образцы (1 % растворы NаCl, MgCl2) в чистом виде однозначно негативно влияют на всхожесть и развитие семян.

Хлорид кальция (1 % раствор СаCl2),также влияет отрицательно, так как замедляет рост растения, снижает всхожесть семян, но действует на растения мягче, чем хлорид натрия.

Реагенты, содержащие как обычную соль (хлорид натрия NаCl), так и другие хлориды, которые смешивают со снегом, негативно действуют на рост и развитие семян. Значит, весной, попадая вместе с водой в почву, они могут быть губительны как для газонной травы, так и для деревьев на обочинах дорог.

Заключение

Закончив свою работу, мы можем сказать, что наша гипотеза получила свое подтверждение. И мы можем теперь прокомментировать некоторые наиболее частые ответы родителей и учителей на наши вопросы и сделать выводы.

По результатам опроса многие выбрали ответ - наиболее безопасен вариант «Лучше посыпать песком с солью, а то сплошная химия на дорогах". Мы доказали, что обычная соль (хлорид натрия) один из самых агрессивных среди хлоридов, которые топят лед. Она быстрее всего разъедает металл, кожу, "засаливает" почву так, что на ней ничего не растет. Поэтому это мнение мы считаем глубоко ошибочным.

«От этих реагентов сплошная грязь на дороге! Ничего не работает!» Мы разобрались, что каша как раз потому, что ПГР работают. Они топят снег. Но, по дорожным нормам, "кашу" в течение нескольких часов должны сметать. Если этого не делают, то нужно обращаться в дорожную службу, администрацию, чтобы соблюдали технологию применения и дороги будут чистые.

«Из-за этих реагентов ржавеет машина и портится обувь».

Действительно, как показали результаты, реагенты разрушающе действуют и на металл, и на кожу. Самым агрессивным для автомобилей и обуви является именно хлорид натрия (обычная соль), мы доказали это в своем опыте, это говорят и эксперты.И мы считаем, что в районе нашего села и школы применяются реагенты старого поколения, содержащие хлорид натрия.

"Противогололедные реагенты вредны для окружающей среды».

Мы подтвердили, что реагенты действительно губительно влияют на рост и развитие растений и очень сильно засаливают почву.

Мы понимаем, что не можем решить данную проблему глобально, но помочь своей школе мы можем. Мы уже обратились к администрации нашей школы с рекомендациями, что использовать чистую поваренную соль и реагенты на основе этой соли на территории школы вредно и снег, загрязненный реагентами ни в коем случае нельзя складывать на газоны, так они приведут к гибели наших елей.

Мы также планируем обратиться к администрации нашего поселения по вопросу своевременной уборки снега, смешанного с реагентами с тротуаров и дорог.

Вопрос сейчас не стоит в том, надо или не надо использовать дорожные реагенты. Вопрос стоит в том, как их применять. При должном внимании эта проблема вполне разрешима, просто нельзя от неё отмахиваться, а нужно её решать, применяя современные достижения науки и техники. Это поможет сохранить наши города и села.

Литература и сайты

Глинка, Н. Л. Общая химия [Текст] / Н. Л. Глинка; ред. А. И. Ермакова. – М.: Интеграл-Пресс, 2001. – 728 с..

http://roszimdor.ru/normativy/

http://www.zr.ru/content/news/518795-eksperty_sopostavili_vred_i_polzu_antigololednyh_materialov/

http://sci-article.ru/stat.php?i=1426334616

О.С.Габриелян «Химия 9 класс»

приложение 1

Актуальность

Фото 1 – 3

Социологический опрос

Фото 4 – 6

Опыт 1. Исследование физического состояния снегового покрова

Фото 7 – 9

Исследование снеговых проб в школьной химической лаборатории

Фото 10 – 11

Опыт 2. Определение наличия ионов солей в испытуемых образцах

хлорид-ион Сl- сульфат–ион SO4 2-

Фото 12 – 15

Опыт 3. Изучение влияния противогололедных реагентов на металлы

Фото 16 –19

Опыт 4. Изучение влияния противогололедных реагентов на кожу

Фото 20 – 23

Опыт 5. Изучение влияния ПГР на процессы жизнедеятельности растений

Изучение влияния солей на всхожесть и развитие проростков семян фасоли

Фото 24 – 25

Изучение влияния солей на всхожесть семян пшеницы

Фото 26 – 27

Изучение влияния солей на всхожесть семян овса

Фото 29 – 31

(образец №4 – чистый снег со шк. двора) (1% раствор хлорида кальция СаCl2)

Фото 32 – 33

Просмотров работы: 297