VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Состояние атмосферного воздуха городского округа Люберцы
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Актуальность проекта. Сегодня Московская область – один из наиболее динамично развивающихся индустриальных регионов России с крупным агропромышленным комплексом. Экономическая ситуация области характеризуется устойчивым ростом по всем основным экономическим и социальным показателям.
Основные экологические проблемы связаны с наличием крупных очагов техногенного загрязнения природной среды, которые распространяются от Москвы вдоль основных транспортных магистралей. Источниками загрязнения атмосферного воздуха являются объекты энергетического и коммунального хозяйства, машиностроение, металлургия, железнодорожный, автомобильный и авиатранспорт.Из-за роста транспорта и производства усиливается негативное воздействие отходов на жизнь человека, усиливается нагрузка на окружающую среду.
В связи с этим остается актуальным изучение воздействия вредных факторов состояния атмосферного воздуха, на зеленые насаждения и здоровье человека.
Цель проекта: изучение состояния атмосферного воздуха г.о. Люберцы и его запыленности и оценка состояния зеленых насаждений на примере растений, находящихся на территории школьного участка МОУ гимназия № 1.
Задачи проекта:
1. Провести анализ литературных данных по загрязнению атмосферного воздуха и состоянию зеленых насаждений г.о. Люберцы.
2. Определить накопление пыли на листовых пластинках растений на территории г.о. Люберцы.
3. Дать характеристику зон повышенной запыленности атмосферного воздуха городского округа Люберцы.
4. Провести инвентаризацию деревьев пришкольного участка на территории МОУ Гимназия № 1, с определением видового и возрастного состава древесных растений
5. Дать санитарно-эпидемиологическую оценку состояния насаждений.
1. Теоретическая часть
На территории Московской области размещены свыше 5 тыс. предприятий и организаций, в процессе своей производственной деятельности, осуществляющие негативное воздействие на атмосферный воздух. Наибольшее количество загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу, поступает от предприятий электроэнергетики, авиатранспорта, автотранспорта, от предприятий коммунального хозяйства (полигоны ТБО и очистных сооружений). Доля выбросов от передвижных источников загрязнения составляют свыше 70% от общего объема, поступающего в атмосферу.
В условиях городов одним их мощных загрязнителей воздуха являются пыль, которая переносится на большие расстояния при распылении почв, при выбросах от различных заводов, предприятий, а также от движущего автотранспорта. В последнем случае это мелкие частички почвы и различных солей и размельчения асфальтового покрытия. Все частицы, составляющие пыль, оседают на листья, вдыхаются человеком, вызывая нарушения работы дыхательных путей, провоцируя кашель и слезотечение. Наибольшее задержание пыли листьями отмечено у различных видов лип и тополей, которые распространены в озеленительных посадках городов России.
Валовый выброс вредных веществ, поступающих в приземной слой атмосферы от стационарных источников загрязнения, в в последние несколько лет составил 550 тыс. т., в том числе:
- твердых – 126 тыс. т;
- жидких и газообразных - 427 тыс. т
Приложение №1
Особенно сильно загрязнены районы и города, расположенные к востоку и юго - востоку от Москвы, к ним относится и городской округ Люберцы. На карте Московской области представлена промышленная нагрузка на ландшафт области по 5-ти балльной системе. Темное пятно – это г.о. Люберцы. Приложение №2
Природные системы здесь практические полностью утратили способность к самовосстановлению. В целом экологическая ситуация характеризуется как критическая.
1.1. Общая географическая характеристика г.о. Люберцы
Территория г.о. Люберцы располагается на юго-востоке Москвы. Южная часть города примыкает к Томилинскому лесопарку, в центре города имеется парковый комплекс, в северной части города также располагается парковый комплекс с водоемами - Наташинские пруды.
Улицы г.о. Люберцы хорошо озеленены. Городской округ имеет хорошую транспортную связь с Москвой и областью: на северо-западе проходит московская кольцевая автомобильная дорога (МКАД). Основной транспортной магистралью города является Октябрьский проспект . По южной окраине города также проходит федеральная автодорога М5 «Урал». Дорожная обстановка осложняется тем, что город разделён на несколько частей железными дорогами (Казанское и Рязанское направления, ответвление на Дзержинский и Лыткарино).
Г.о. Люберцы является крупным промышленным центром. На его территории располагаются такие известные крупные промышленные предприятия, как: ООО «Вторалюминпродукт», АО Люберецкая теплосеть, ООО «ЭНИТ» Торбеево, ООО «Дюрандаль-М», ВНИИ «Крахмалопродуктов», ООО «КОА-Газ», ОАО «ДОК-13», автозаправки, ТЭЦ №22, «KБ вертолетостроения имени Камова и Миля, Мосводоканал очистные сооружения , Мусоросжигательный завод №4 ( Руднево) и другие.
Здесь имеются научно-исследовательские институты с опытными производствами: Всесоюзный научно-исследовательский институт строительных материалов (ВНИИСТРОМ),
В непосредственной близости располагаются крупные аэропорты с авиаремонтными предприятиями Быково, Жуковский, Мячково.
1.2. Источники загрязнения
1.2.1. Автодороги и автотранспорт
Транспорт - один из важнейших элементов материально-технической базы и необходимое условие функционирования общественного производства. Чем выше уровень развития транспорта, тем выше загрязнение, наносимое транспортными средствами окружающей среде. Транспорт выделяет значительную часть загрязнителей, повышающую или соизмеримую с долей, приходящейся на энергетику, промышленность и другие сферы экономики.
Ежедневно по дорогам проезжает огромное количество машин, поэтому концентрации вредных веществ здесь очень велики, что оказывает неблагоприятное влияние на растения, животных, а самое главное на жителей. Наиболее высокие концентрации вредных компонентов наблюдаются непосредственно недалеко от дороги и, следовательно, люди, живущее в непосредственной близости от нее, наиболее полно чувствуют на себе влияние автотранспорта. Наиболее яркий и наглядный пример показывает, что в квартирах, расположенных вблизи от дороги, более высокое содержание пыли, нежели в квартирах, удаленных от автодороги. Уже несколько лет к ряду Октябрьский проспект не может справиться с потоком машин, в результате чего образуются пробки и заторы, значительно увеличивающие концентрацию вредных примесей.
1.2.2. Авиатранспорт
Авиация, несомненно, является источником загрязнения атмосферы. Как и любая система, использующая энергию окисления углеводородного топлива, выбрасывает в атмосферу продукты этого процесса, который изменяют естественный состав атмосферы и поэтому рассматриваются как загрязнители.
Характер вредного воздействия авиационных загрязнителей разнообразен. Окись углерода (СО) и двуокись азота(NO2) связывают гемоглобин крови и при больших концентрациях опасны для жизни. Сернистый ангидрид (SO2) и некоторые углеводороды оказывают раздражающее действие на слизистую оболочку дыхательных путей, а сернистый ангидрид, кроме того, губителен для многих видов растений. Среди углеводородов могут быть вещества, наделенные канцерогенными свойствами (например, бенз(а)пирен
(C20H12) или обладающие резким неприятным запахом.
Выброс частиц сажи, оседающих на конструкциях, сооружениях и растительности, нежелателен потому, что задымленность воздуха уменьшает видимость, а особо мелкие частицы углерода, попадая в легкие, наносят вред здоровью человека.
Однако в авиации нормы ПДВ устанавливаются в настоящее время на четыре вредных компонента: окись углерода, несгоревшие углеводороды, оксиды азота и на частички сажи (дым).
1.2.3. Железнодорожный транспорт
Через г.о. Люберцы проходит довольно крупная железная дорога Казанского направления, разделяющая его пополам.
Основным видом загрязнителя является загрязнение атмосферы отработанными газами тепловозов с дизельными силовыми установками. В некотором смысле железные дороги ответственны за загрязнение окружающей среды обитания металлической пылью в результате интенсивного истирания чугунных тормозных колодок. Металлическая пыль оседает на пути, а также на растения вблизи трасс.
Большой проблемой является масло, вытекающее через неплотно смыкающиеся компоненты из разных деталей локомотивов и узлов вагонов. Оно вымывается в пути поверхностными водами и затем переносится в водоемы, загрязняя их.
1.3. Состояние атмосферного воздуха городского округа Люберцы.
Г.о. Люберцы относится к Центральной эколого-экономической зоне Подмосковья. Его территория представляет собой практически полностью преобразованную природно-техническую систему. Интенсивное промышленное воздействие, а также высокий уровень развития сельского хозяйства привели к практически полному истощению и деградации компонентов природной среды.
Значительные выбросы осуществляют объекты коммунального хозяйства, в частности полигоны твердых бытовых отходов (ТБО) - рекультивируемые карьеры в Толубеево и в п. Силикатный, и очистные сооружения. Основным вредным ингредиентом, который выбрасывают в атмосферу предприятия, является метан. На долю ТБО приходится 75% от валового выброса метана, 15% - на очистные сооружения и около 10% - на объекты сельского хозяйства (птицефабрики, животноводческие комплексы). Ориентировочная мощность выбросов метана по области составляет 130 тыс. т в год.
Валовый выброс загрязняющих веществ в атмосферу воздуха ГО Люберцы составляет (по данным 2003 года) 50 тыс. тонн в год, где крупнейший загрязнитель, – ТЭЦ–22, выбрасывает 22,1 тыс. т. Структура выбросов представлена на диаграмме. Приложение №3
В настоящее время одним из основных источников загрязнения окружающей среды становится автотранспортный комплекс. На его долю приходится около 50%выбросов от общего объема загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу.
Концентрация вредных веществ очень велика, что оказывает неблагоприятное влияние на растения, животных, а самое главное – на жителей.
Установлено, что атмосферный воздух на территории города загрязнён бенз(а)пиреном.
В последние несколько лет уровень загрязнения воздуха сохранялся повышенный, за счет повышенных концентраций бенз(а)пирена. Но в последние годы уровень снизился до низкого.
Приложение №4
Особенно много загрязняющих веществ поступает при сжигании минерального топлива (угля, нефти, газа): СО2, СО, SO2, твердые частицы в виде дыма, сажи.
Пыль выпадений по сравнению с почвами обогащена в 5-20 раз ртутью, цинком, оловом, кадмием, медью, мышьяком и сурьмой.
1.4. Роль зеленых насаждений в снижении содержания пыли в атмосфере
В зеленых массивах каждое дерево поглощает в среднем за год 30-40 кг пыли и других твердых частиц, а дерево с богатой лиственной кроной до 68 кг. Одно дерево средней величины за сутки восстанавливает столько свободного кислорода, сколько необходимо для дыхания трех человек. Деревья очищают воздух от выхлопных газов. Один гектар деревьев хвойных пород задерживает за год 40 тонн пыли, а лиственные – около 100 тонн. Насаждения очищают воздух от промышленных и выхлопных газов. На озелененных участках микрорайонов запыленность воздуха на 40% ниже, чем на открытых площадках.
Запыленность воздуха на озелененных участках микрорайона на 40% ниже, чем на открытых площадках (увеличивается до 70-80% аэрозолей и пыли). В условиях среднего и интенсивного движения автотранспорта эффективность многорядных смешанных посадок ажурной и непродуваемой конструкций выше. Пылеулавливающая способность посадок возрастает при наличии на улицах кустарников, особенно в виде бордюра перед проезжей частью высотой 1,3-1,5 м. Отделение тротуара от проезжей части двух- или трехрядной плотной полосой деревьев с кустарником снижает запыленность до нормы, а за двухрядной, хорошо продуваемой аллейной полосой из деревьев запыленность воздуха уменьшается по сравнению с не озелененной улицей в 2-5,5 раза и превышает норму в 2,6 раза.
Шершавые листья вяза, листья сирени и черемухи, покрытые тончайшими ворсинками, лучше удерживают пыль, чем гладкие листья клена, ясеня. На 1 м2 поверхности листьев задерживается в среднем от 1,5-10 г пыли. Дерево айланта в среднем задерживает 24 кг пыли, вяза - 18 кг, клена – 20 кг, ивы – 38 кг, клена – 33 кг, ясеня – 25 кг, бирючины - 0,3 кг.
Смешанные насаждения на 9-17% задерживают пыли больше, чем чистые, а с вертикальной сомкнутостью крон на 18-20% больше, чем с горизонтальной. Запыленность воздуха по мере удаления в зеленый массив становится в среднем на 23% ниже, чем в 50-80 м от источника пыли. (А.И. Федорова, учебное пособие, 2000г.).
II. Экспериментальная часть.
Наши исследования были посвящены определению степени запыленности атмосферного воздуха центральной части г.о. Люберцы по запыленности листьев деревьев и оценке общего состояние деревьев, находящихся на территории школьного участка.
2.1. Материал и методика
Определение запыленности проводилось двумя способами: количественным и визуальным. Для этого использовались листовые пластинки липы мелколистной, широко распространенной в парках и аллеях города и хорошо задерживающие пыль.
Точки отбора. Пробы отбирались в пяти точках:
у здания гимназии №1;
у дороги в школьном палисаднике;
в парке отдыха г.о. Люберцы;
на ул. Волковская;
в Томилинском лесопарке;
домик лесника в качестве контрольных показателей.
Оборудование, материалы: весы аналитические, калька, вата, пинцеты, фильтрационная бумага, линейки, садовый секатор на сборной штанге.
Ход работы. Листья липы мелколистной были отобраны через две недели после обильного дождя с высоты 1,5-З м (высота слоя воздуха, вдыхаемого человеком) в 10-15-кратной повторности. Для этого использовался садовый секатор на сборной штанге. Одновременно отбирали листья лип, произрастающих в чистой зоне (контроль). Листья помещали в пакеты из кальки и доставляли в лабораторию, избегая встряхивания пыли.
Методы определения количества пыли.
1. В лабораторных условиях на аналитических весах взвешивали кусочек влажной ваты, завернутый в кальку (до 0,001 г). Лист липы тщательно обтирали уже взвешенным ватным тампоном с двух сторон (разворачивать кальку следует с помощью пинцета), после чего тампон взвешивают в кальке повторно.
Массу пыли (Р) рассчитывали, как разницу между вторым и первым взвешиванием:
Площадь листа вычисляли путем обмера листовых пластинок вдоль (а) и поперек (b) и умножением на переводной коэффициент (k):
Коэффициент для различных видов лип составляет 0.60-0,66. Конечный результат выглядит так:
Рm =S(мг/см2); где
m - масса пыли на 1см2 листа.
2. Липкую ленту «скотч» накладывали на лист растения, снимали и приклеивали к белому листу бумаге. На бумаге получался отпечаток, который оценивали визуально по степени загрязнения (сплошное - 100 %, наполовину -50 % и т.д.)
2.2. Результаты исследований
Данные по запыленности листовых пластинок липы, полученные двумя методами определения, представлены в таблице 1 и рисунке 5. Приложение №5
Таблица 1 – Накопление пыли на листьях липы
|
№ п/п |
Точки отбора проб |
Количество пыли на листьях липы |
|
|
Масса пыли, мг/см2 |
% от площади листа |
||
|
г.о. Люберцы: |
|||
|
1. |
У здания гимназии №1 |
360 |
50 |
|
2 |
У дороги в школьном палисаднике |
380 |
60 |
|
3 |
Парк отдыха г.о. Люберцы |
480 |
60 |
|
4. |
Ул. Волковская |
520 |
70 |
|
5. |
Томилинский лесопарк |
280 |
40 |
Накопление пыли на листьях липы в разных точках отбора проб
Из таблицы и диаграммы видно, что центральная часть города, которая расположена вдоль транспортной магистрали, достаточно сильно загрязнены. Причем показатели запыленности на трех исследованных точках (у здания гимназии, у дороги в палисаднике и парке отдыха) почти не отличаются и изменяются в пределах 380–450 мг/см2. На ул. Волковской, где сказывается влияние не только автомобильного движения, но и железной дороги, запыленность листьев примерно на 30% выше и составляет 580 мг/см2. Менее всего по сравнению с центральной частью г.о. Люберцы запылены листья липы в Томилинском лесопарке – 280 мг/см2. Следует учесть, что фоновое содержание пыли для центральной равнины России составляет всего 0,3–0,45 мг/см2 в месяц.
Все это свидетельствует о повсеместном неблагоприятном влиянии сети автомобильных дорог, окружающей город, и других источников загрязнения на состояние атмосферного воздуха г.о. Люберцы.
Зеленые насаждения пришкольного участка обладают высокой пылеулавливающей способностью и снижают запыленность воздуха примерно на 30-40%. Пылеулавливающая способность посадок возрастает при наличии на улицах кустарников, особенно в виде бордюра перед проезжей частью высотой 1,3-1,5 м.
В связи с этим было бы рационально высадить по периметру, в данном случае, пришкольного участка кустарниковые растения, которые своей листвой будут фильтровать приземной слой атмосферы, очищая ее тем самым от различных пылевых выпадений и снижая негативное влияние автотранспорта.
Выводы:
1. Сеть автомобильных дорог и другие источники загрязнения повсеместно неблагоприятно влияют на состояние атмосферного воздуха центральной части г.о. Люберцы.
2. В районе гимназии №1 и парка отдыха г.о. Люберцы запыленность листьев составила 380-450 мг/см2, что в 1000 раз превышает среднее фоновое содержание пыли.
3. Наибольшей запыленностью отличается территория около железнодорожной станции г.о. Люберцы (580 мг/см2), менее всего запылены деревья Томилинского лесопарка.
Рекомендации
Для снижения запыленности атмосферы города необходимо:
1. Озеленение магистралей города с устройством бордюрных посадок кустарников вдоль дорог;
2. По периметру пришкольного палисадника рационально было бы высадить такие кустарники, как пузыреплодник или спирея.
3. Необходимо повышение качества уборки автомагистралей для снижения количества осаждаемой пыли.
Список использованных источников
О состоянии окружающей среды Московской области в 2003 году. Государственный доклад /Под ред. Н.В. Гаранькина, Н.Г. Рыбальского, В.В. Снакина. – М.: НИА – Природа, 2004. – 384 с.
Состояние зеленых насаждений в Москве (по данным мониторинга 2002г.) Аналитический доклад /Под ред. К.м.н. Х.Г. Якубова. М.: Прима-М, 2003. – 200 с.
Экология Подмосковья: энциклопедическое пособие. – 5-е изд. –М.: Современные тетради, 2005. – 560 с.
Бакар Тибор. Охрана окружающей среды - М.: Медицина, 1980.
Егненков В.Г., Желтов П.М. и др. Защита окружающей среды при авиатранспортных процессах. – М.: Транспорт, 1984.
Аксенов И.Я., Аксенов В.И. Транспорт и охрана окружающей среды. –М.: Транспорт,1986.
Руководство по гигиене атмосферного воздуха. /Под ред. К.А. Буштуевой. –М.: Медицина, 1976.
8. Мониторинг состояния атмосферного воздуха в городе Москве и Московскойобласти 2017. http://www.mchs.gov.ru/dop/info/smi/news/item/33575937/
9. Доклад обэкологической ситуации в Московской области председателя комитета по экологии МОД В.Дупака
http://ekobalans.ru/ekologiya/moskvy/situaciya-mo
Приложение №1
Валовый выброс вредных веществ в атмосферу области от стационарных источников загрязнения, т/год
2001 2002 2003 год
1996
19971998
19992000
т/год
Приложение №2Промышленная нагрузка на ландшафты области
Приложение №3
Приложение №4
Изменение уровня загрязнения атмосферного воздуха и тенденция загрязнения воздуха бензапиреном за 2011-2015 гг. по данным наблюдений ФГБУ «Центральное УГМС»
Приложение №5 Отпечатки пыли на листьях липы.
1) Томилинский лесопарк; 2) у здания гимназии №1;
3) у дороги;
4) ул. Волковская (слева на право)