VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Глобальные проблемы человечества и пути их решения в моем крае: экологические проблемы Южного Урала.

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Павлюченко И.А. 1

---

1МАОУ Лицей № 97

Бажанова Т.Г. 1

---

1МАОУ Лицей № 97

Работа в формате PDF

4.2 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Я выбрал эту тему, потому что мне интересно изучать естественные науки, наблюдать за изменениями в природе, изучать влияние человека на природу.

Глобальные проблемы человечества — это проблемы, которые касаются всего человечества, затрагивают взаимоотношения между странами мирового сообщества, отношения между обществом и природой, вопросы совместного решения обеспечения ресурсов, которые необходимы для развития промышленности. Глобальные проблемы не признают границ. Ни одно государство, каким бы могущественным оно ни было, не в состоянии самостоятельно решить эти проблемы. Только широкое международное сотрудничество необходимо для их решения. Только осознание всеобщей взаимозависимости и выдвижение на первый план задач общества позволит предотвратить экологические, социальные и экономические катастрофы.[9]

 Экологическая опасность – одна из тех проблем, на которую обратили внимание задолго до того, как она стала вполне осязаемой реальностью. Экологическая проблема связана с разрушением природной среды. Экологическая проблема современного мира стоит очень остро, так как человек все больше и больше вмешивается в природу, забывая о необходимости поддерживать в ней биологическое равновесие. Экологическая проблема и многогранна, так как она проявляется практически во всех сферах деятельности. Главными направлениями ухудшения качества окружающей среды являются: уничтожение лесов, процесс опустынивания, дефицит чистых пресных вод, разрушение озонового слоя, загрязнение Мирового океана, загрязнение атмосферного воздуха, что приводит к ухудшению жизни людей в крупных городах, промышленных пунктах. [8]

На первое место выдвигается проблема глобального изменения климата, связанная с «парниковым эффектом». Вторая глобальная экологическая проблема – это разрушение озонового слоя. К третьей проблеме относят выпадение кислотных дождей и трансграничное загрязнение воздуха. Проблемы охраны окружающей среды решаются на трех уровнях: глобальном, государственном, региональном. [10]

Россия так же относится к числу крупнейших производителей загрязняющих веществ в атмосферу. Челябинская область находится на территории Российской Федерации (прил., стр.15, рис.1) и городом центрального назначения является Челябинск. Для Южного Урала, как части большой горной страны, серединного хребта Евроазиатского субконтинента, характерны те же экологические приоритетным из которых являются следующие: загрязнение атмосферного воздуха, загрязнение водных объектов, проблема утилизации отходов производства и потребления. [11]

Актуальность моей работы заключается в следующем. Чистый воздух - одна из первых экологических и эстетических потребностей человека. Наряду с экологическими функциями атмосферный воздух выполняет важнейшие экономические функции, так как выступает незаменимым элементом производственных процессов, энергетической, транспортной и другой деятельности человека. Если не разрешить экологический вопрос сейчас, то в дальнейшем, будет поздно. Я решил сконцентрировать свое внимание на загрязнении атмосферного воздуха, так как эта проблема становится наиболее серьёзной и значимой. Ведь воздух — важнейшая составляющая окружающего мира, столь необходимая для жизни человека, его здоровья.

Об этом говорят и мои одноклассники. В результате анкетирования выяснилось, что большинство ощущает загрязненность воздуха, особенно во время НМУ и смога. Это проявляется в том, что тяжело дышать, возникает першение в горле, просто неприятный запах. Ухудшается общее самочувствие (прил.,стр.16)

Практическая значимостьзаключается в том, чтожителям г. Челябинска очень важно владеть информацией об экологической обстановке в городе, чтобы иметь возможность работать по улучшению качества окружающей среды, быть задействованными в решении экологических проблем.

Объектом исследования является атмосфера г. Челябинска.

Предметом исследования - уровень загрязнения.

Гипотеза: если провести оценку состояния атмосферы города Челябинска, то можно разработать эффективные мероприятия по улучшению ее экологии и привлечь внимание общественности к проблеме загрязнения воздуха.

Цели работы:

1.Дать оценку уровня загрязнения атмосферы в городе Челябинске;

2.Определить степень загрязнения тяжелыми металлами атмосферы города Челябинска от стационарных источников.

3.Проанализировать влияние атмосферного воздуха на талый снег.

Задачи работы:

1. Познакомится с глобальными проблемами человечества.

2. Изучить и проанализировать литературу, связанную с проблемой загрязнения окружающей среды.

3. Определить качество воздуха по ИЗА, количеству выбросов в атмосферу, наличию вредных веществ.

4. Провести исследование по оценке уровня загрязнения атмосферы выбросами предприятий и автотранспортными средствами.

5. Показать влияние НМУ на образование смога и ухудшения качества воздушной среды.

6. Провести анкетирование учеников класса с целью выявления влияния загрязнения воздуха на их здоровье.

7. Произвести сбор снега.

8. Произвести анализ снеговой воды на содержание тяжелых металлов.

9. Выявить содержание тяжелых металлов в снежном покрове исследуемых объектов и дать сравнительную оценку из пространственного распределения.

10.Сравнить распределение тяжелых металлов в снежном покрове исследуемых объектов с повторяемостью ветра относительно расположения предприятий черной и цветной металлургии.

11.Проанализировать проделанную работу и сделать вывод.

12.Разработать возможные пути решения экологической проблемы, предложить ряд мероприятий по защите окружающей среды.

Методы исследования:

социологический (анкетирование), теоретический (изучение литературы), аналитический, полевые выходы, лабораторный, статистический, сравнительный.

Глава 1. Состояние атмосферного воздуха г. Челябинска.

1.1.Уровень загрязнения атмосферного воздуха.

Уровень загрязнения атмосферного воздуха в городе Челябинске в настоящее время остается высоким. [4]

По данным Министерства природных ресурсов и экологии РФ, Челябинск входит в приоритетный список городов России с наибольшим уровнем загрязнения атмосферного воздуха. [6]

Уровень загрязнения можно проследить по ИЗА – индексу загрязнения атмосферы и выбросам в атмосферу загрязняющих веществ.

Индекс загрязнения атмосферы (ИЗА) – комплексный показатель загрязнения атмосферы, характеризующий уровень хронического, длительного загрязнения воздуха, по нему установлены 4 категории качества воздуха: низкий, повышенный, высокий и очень высокий.

Допустимый показатель ИЗА менее 5. [3]

По данным таблицы (прил., стр.17, таб.1) и диаграмме (прил., стр. 17, рис.2) мы видим, что значение ИЗА в 2003 равно 12.5, а в 2018-7,0, т. е. этот показатель снижается, но все-равно остается высоким.

По данным таблицы (прил., стр., 18, таб.2) и диаграмме (прил., стр. 18, рис.3) выбросов загрязняющих веществ мы видим, что количество выброшенных в атмосферу загрязняющих веществ с 2000 г. по 2017 г. в целом несколько снижается, но остается высоким.

Количество выброшенных веществ в Челябинской области снизилось с 2011 по 2016 год с 748,885 тыс. т/год до 597,484 тыс. т/год, но также остается высоким (прил., стр. 29, рис. 9).

Несмотря на некоторое снижение,

данные свидетельствуют о высоком уровне загрязнения. [4]

1.2. Факторы загрязнения атмосферы.

По видам экономической деятельности, наносящим наибольший вред окружающей среде, выделяются обрабатывающие производства. Выбросы загрязняющих атмосферный воздух веществ по этим организациям в 2017 году составили 2 211,9 тыс. тонн по всем видам экономической деятельности (прил., стр. 19, рис.4);

в организациях, осуществляющих производство и распределение электроэнергии, газа и воды, выбросы в атмосферу составили 1579,1 тыс. тонн (40,7%),

при добыче полезных ископаемых – 46,95 тыс. тонн (1,2%);

выбросы транспорта и связи – 27,458 тыс. тонн (0,7%);

выбросы от сельского и лесного хозяйства – 7,34 тыс. тонн (0,18%).

Особенно большое влияние на загрязнение оказывают выбросы предприятий черной и цветной металлургии, энергетики, машиностроения, стройиндустрии и автотранспорта. [5]

Самым крупным поставщиком загрязняющих веществ является ПАО «ЧМК», на втором месте ООО «Мечел-Кокс» (прил., стр.19, табл.3). Количество выброшенных в атмосферу загрязняющих веществ от стационарных источников с 2011 г. по 2016г. уменьшилось с 582,057 тыс.т/г до 3881,567 тыс.т/г (прил., стр.20, таб.4). [3]

Загрязнения атмосферного воздуха в городе Челябинске формируется во многом также под влиянием транспорта. В 2011 году автотранспортом было выброшено 94.9 тыс. тонн, а в 2016 году – 88, 5 тыс. тонн, причем в 2015 году было 105,17 тыс. тонн (прил., стр. 20, таб.5). [3,4,6]

1.3. Загрязняющие вещества.

Несмотря на снижение индекса загрязнения атмосферы, мониторинг показывает, что качество воздуха в Челябинске неудовлетворительное.

В структуре загрязняющих веществ, отходящих от всех стационарных источников, выделения доля твердых составляет 80,05%, газообразных и жидких 19,95%. Из газообразных и жидких загрязняющих веществ по объемам выделяются оксид углерода - 64,36% от общего числа. [5]

Воздух по-прежнему загрязнен бензапиреном (среднегодовая концентрация бензапирена превысила предельно допустимый уровень в целом по городу в 2,3 раза), формальдегидом (среднегодовая концентрация составила 0,9 ПДК), диоксидом азота (среднегодовая концентрация диоксида азота фиксировался на уровне 0,7 ПДК). На уровне, близком к ПДК, воздух фторидом водорода. (прил., стр.19, таб.4). [6]

Глава 2. Содержание тяжелых металлов в снежном покрове г. Челябинска.

О загрязнении города атмосферными выбросами предприятий можно узнать, проследив за наличием вредных вещества в снежном покрове города. Для этого мы отобрали пробы снега в пяти точках – Шершневское водохранилище, озеро Смолино, озеро Первое, озеро Большой Кременкуль, на территории городской свалки близ ЧЭМК (прил., стр. 28, рис. 8). Указанные участки расположены в различных направлениях по розе ветров от загрязняющих предприятий (прил., стр.20, таб.4).

2.1. Методика и материалы исследования.

Для того, что бы взять пробу снега, мы взяли участок снежного покрова площадью 1м2 в каждой точке отбора, находящиеся на расстоянии 200 м от берега, что бы исключить влияние автотранспорта. Для однородности снега мы его перемешали. Затем мы наполнили емкости снегом (прил., стр.25).

Анализ снеговых вод на содержание тяжелых металлов был произведен специалистами в химической лаборатории Челябинского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.

Анализ снеговых вод на содержание солей кальция и магния был проделан мною в школьной лаборатории (прил., стр.26).

2.2. Результаты исследования.

В результате проведенных мною анализов на содержание солей кальция и магния было определена жесткость воды (прил., стр.27, таб.9, текст).

По результатам проведенных исследований в химической лаборатории Челябинского центра по гидрометеорологии были получены концентрации тяжелых металлов в растворенной и валовой форме

Анализируя таблицу и диаграмму (прил., стр. 21, таб.6, рис.5), можно увидеть, что снежный покров территории городской свалки близ ЧЭМК является самым загрязненным из всех исследуемых участков. В снежном покрове озер наибольшие концентрации наблюдаются на озере Первое. Менее загрязнен снежный покров озеро Смолино. Снежный покров озера Б. Кременкуль и Шершневского водохранилища наименее загрязнены, при этом уровни их примерно одинаковы.

Также были определены растворенные формы тяжелых металлов, которые более опасны для водной экосистемы, т.к. немедленно включаются в круговорот веществ. Растворенные формы являются составляющей (водно-миграционной частью) валового содержания.

По данным таблицы и диаграммы (прил., стр. 22, таб.7, рис.6) следует, что также наиболее загрязненными участками являются район городской свалки и озера Первое. Интересно, что растворенные формы меди практически одинаковы во всех точках наблюдения. Соотношения растворенных и валовых форм кадмия, обнаруженного в снеге Шершневского водохранилища и Первого озера, позволяет говорить о разном его происхождении.

Следует заметить, что концентрация всех тяжелых металлов при одинаковом загрязнении может быть различной, т.к. снежность может отличаться из года в год. Пока мы не можем сказать, уменьшилась она или увеличилась, т.к. данных по другим годам у нас нет.

2.3. Обсуждение результатов.

Выявлено, что наиболее загрязнен снежный покров территории городской свалки. На этом участке было обнаружено наибольшее содержание всех тяжелых металлов, кроме меди. Концентрация железа превышает ПДК в 33 раза, цинка – в 128 раз, меди – в 54 раза, марганца – в 36 раз. Одной из причин является положение исследуемого участка относительно источника загрязнения и расстояния между ними. Городская свалка находится между двумя крупными предприятиями «Мечел» и ЧЭМК. Также в северо-восточном направлении относительно территории свалки находится ЧЭЦЗ, который в большей степени загрязняет город цинком и свинцом (прил., стр. 23, таб. 8).

В снежном покрове озера Б. Кременкуль, в сравнении с другими исследуемыми объектами, концентрации тяжелых металлов невелики. Отмечено, что городской «смог» распространяется до озера. На этот же факт указывает соотношение цинка и свинца, характерного для города. Концентрация цинка и свинца в снежном покрове озера выше, чем в снежном покрове Шершневского водохранилища. Также не исключено, что в районе озера существуют собственные источники загрязнения, и повторяемость восточных ветров низкая (согласно сезонной розе ветров).

Шершневское водохранилище находится относительно источника загрязнения на более близком расстоянии, чем озеро Б. Кременкуль, поэтому концентрации тяжелых металлов в снежном покрове более высокие, чем в озере Б. Кременкуль (за исключением свинца и цинка). Вероятно, это связано с большой повторяемостью северных и северо-восточных ветров (прил., стр. 25, рис.7). В частности, в снеге Шершневского водохранилища был обнаружен кадмий, который отсутствует в снежном покрове всех водоемов, кроме Озера Первого. Загрязнение озера Первое и Щершневского водохранилища кадмием, скорее всего, имеет различную природу, так как наблюдаются резкие диспропорции в соотношении валовых и растворенных форм кадмия. Содержание тяжелых металлов в снежном покрове Шершневского водохранилища, расположенного в благоприятной зоне относительно главных источников загрязнения в соответствии с розой ветров для Челябинской области, обусловлено, возможно, часто повторяющейся антициклональной погодой, смогом в периоды НМУ, а также выбросами автотранспортом, осуществляющим свое движение по магистрали, расположенной на плотине.

Содержание тяжелых металлов в снежном покрове озера Смолино выше, чем в снежном покрове Шершневского водохранилища. Концентрация меди превышает ПДК в 137 раз, цинка – в 28 раз, марганца – в 21 раз. Это связано с увеличением повторяемости северного ветра.

Выводы

Глобальные проблемы не признают границ. Экологическая проблема современного мира стоит очень остро, так как человек все больше и больше вмешивается в природу, забывая о необходимости поддерживать в ней биологическое равновесие.

Для Южного Урала, как части большой горной страны, серединного хребта Евроазиатского субконтинента, характерны те же экологические проблемы, характерные для России и мира.

По результатам мониторинга загрязнения атмосферного воздуха в г. Челябинске в 2017 году уровень загрязнения атмосферного воздуха по городу в целом по Индексу загрязнения атмосферного воздуха оценивается как «высокий».

Загрязнения атмосферного воздуха в городе Челябинске в настоящее время формируется во многом под влиянием обрабатывающей промышленности, особенно выбросов предприятий черной и цветной металлургии, энергетики, машиностроения, стройиндустрии и автотранспорта.

Интенсивное развитие промышленности, рост города, увеличение количества транспорт­ных средств, активное освоение околоземного пространства приводят к изменению газового состава атмосферы, накоплению различных видов загрязнений. Воздух загрязнен бензапиреном, формальдегидом, диоксидом азота. фторидом водорода.

В последние годы во время безветрия стало трудно дышать из-за часто повторяющегося смога. Это может быть связано с розой ветров, изменившейся из-за строительства высотных домов в новых микрорайонах. А также с большим количество небольших котельных, появившихся в городе, дым о которых в период штиля повисает над жилыми кварталами.

В ходе наших исследований в снежном покрове города Челябинска обнаружено большое количество тяжелых металлов. Наибольшие концентрации выявлены в снежном покрове на территории городской свалки, наименьшие – на озере Б. Кременкуль, в окрестностях которого, возможно, есть свои источники загрязнения. Распространение растворенных форм меди практически одинаково во всех точках исследования: соотношение концентраций растворенных и валовых форм кадмия в снежном покрове Шершневского водохранилища и Первого озера, позволяет говорить о его разнородном происхождении.

В целом наиболее загрязнены тяжелыми металлами центральные, восточные и южные территории. Наличие тяжелых металлов в снежном покрове говорит о загрязнении атмосферного воздуха т водоемов города данными элементами.

Список литературы:

Андреева М.А. , Маркова А.С. География Челябинской области.- Челябинск. Южно-Уральское книжное издательство, 2002.

Калищев В.Б. У природы нет плохой погоды. – Челябинск, 1998.

Комплексный доклад о состоянии окружающей среды Челябинской области в 20016 году. Главное управление природных ресурсов и мониторингу окружающей среды»Ссылка скопирована в буфер окружающей среды МПР России по Челябинской области.- Челябинск, 2017.

Комплексный доклад о состоянии окружающей среды . Федеральное государственное бюджетное учреждение «Челябинский центр по гидрометеорологии».

Природа Челябинской области./Под редакцией М.А. Андреевой.

Румянцева А.Я. Климат Челябинской области. Челябинск,1998.Ссылка скопирована в буфер

Состояние окружающей среды в городе Челябинске. Решение Челябинской городской Думы от 28.11.2006 N 17/10.

BusinessMan.ru›…globalnye-problemy-chelovechestva.

geographyofrussia.com.

obrazovaka.ru.

ecoportal.info.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Карта Российской Федерации

Рисунок 1

Место Челябинской области на карте Российской Федерации

Результаты анкетирования одноклассников

1 вопрос. «Чувствовали ли вы СМОГ за последние два месяца»?

Ответ: Чувствовали смог- 18 человек,

не чувствовал всего - 1 человек.

2 вопрос. «Если ДА, то, что вы ощущали»?

Ответ: Неприятный запах чувствовали 12 человек,

Головокружение - 4 человека, а тошноту всего 5 человек.

3 вопрос. «Что вы делаете, когда чувствуете СМОГ»

Ответ: Никак не реагируют на смог- 16 человек,

Сидят дома и не выходят на улицу - 2 человека,

Выезжает за город - 1 человек .

4 вопрос. «Кто виноват в наличии СМОГА»?

Ответ: Транспорт - 3 человека,

Промышленные предприятия - 8 человек,

Городская свалка - 2 человека,

Коркинский разрез - 4 человека,

Все выше перечисленное - 9 человек,

5 вопрос. «Можно ли решить проблему экологии в Челябинске»

Ответ: Возможно - 9 человек,

Невозможно - 10 человек

Изменение ИЗА в г. Челябинске

Таблица №1

Изменение ИЗА в г. Челябинске

Рисунок 2

Выбросы в атмосферу загрязняющих веществ в г. Челябинске

Таблица №2

По даннымРОССТАТа

Выбросы в атмосферу загрязняющих веществ в г. Челябинске

Рисунок 3

Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу по видам экономической деятельности

Рисунок 4

Предприятия - основных источников загрязнения атмосферного воздуха

Таблица 3

Количество наиболее распространенных загрязняющих веществ, отходящих от стационарных источников*

Таблица 4

*- с 2012 года, включая индивидуальных предпринимателей

Выбросы загрязняющих веществ от автотранспорта по г. Челябинску по веществам, тыс. тонн

Таблица 5

Содержание тяжелых металлов в снежном покрове исследуемых объектов (валовое содержание)

Таблица 6

Примечание: н/о-не определен

Содержание тяжелых металлов в снежном покрове исследуемых объектов (валовое содержание)

Рисунок 5

Содержание тяжелых металлов в снежном покрове исследуемых участков (растворенная форма)

Таблица 7

Примечание: н/о-не определен

Содержание тяжелых металлов в снежном покрове исследуемых участков (растворенная форма)

Рисунок 6

Положение исследуемых водоемов относительно источников загрязнения

Таблица 8

Примечание: расстояния определялись с использование электронного атласа от ближней к водоему границы предприятия.

Карта-схема г. Челябинска и его окрестностей

с наложением розы ветров

Рисунок 7

В Челябинской области преобладают ветры западных направлений.

Забор снега с исследуемых точек

Территория свалки возле ЧЭМК

Снег с территории свалки возле ЧЭМК

Водохранилище Шершни

Озеро Большой Кременкуль

Озеро Смолино

Анализ талой воды с точек забора

снега школьной лаборатории

Жесткость талой воды на исследуемых точках

Таблица 9

*Нормы жесткости института стандартизации

В результате проведенных мною анализов на содержание солей кальция и магния было определено, что талая снеговая вода озера Смолино и озера Б. Кременкуль является очень мягкой, вода Шершневского водохранилища является мягкой, озера Первого – мягкая, а района городской свалки – средней жесткости.

Точки забора снега на озере Первом и гор. свалки находятся ближе к влиянию автомагистралей, в отличие от других исследуемых объектах, возможно, с этим связано некоторое увеличение жесткости.

Карта-схема г. Челябинска и его окрестностей

Рисунок 8











Количество выброшенных в атмосферу загрязняющих веществ от стационарных источников в Челябинской области

Рисунок 9