VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Экологический патруль микрорайона Карболит

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Кузьминова В.С. 1

---

1Муниципальное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №12 с углубленным изучением отдельных предметов

Морозова М.А. 1

---

1Муниципальное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №12 с углубленным изучением отдельных предметов

Работа в формате PDF

696.2 KB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Темой заседания Генеральной Ассамблеи ООН от 25 сентября 2015 года стало «Преобразование нашего мира: Повестка дня в области устойчивого развития на период до 2030 года». На этом заседании для всех нас – жителей планеты Земля – была определена «Новая Повестка дня»: 17 целей в области устойчивого развития и 169 связанных с ними задач, которые носят «комплексный и неделимый характер» [5]. Одна из целей (№11) звучит так: «Обеспечение открытости, безопасности, жизнестойкости и экологической устойчивости городов и населённых пунктов». Задача 11.6 обращает наше внимание на необходимость контроля за качеством воздуха в городских населённых пунктах. Решению этой задачи во многом способствует систематическое ведение экологического мониторинга за состоянием воздушного бассейна населённых пунктов городского типа.

Ведением экологического мониторинга учащиеся нашей школы занимаются с 2004 года, то есть уже на протяжении 15 лет. Для нас эта задача особенно актуальна, так как на территории микрорайона, в котором мы проживаем и учимся, находится заводской комплекс из двух химических заводов: ОАО «Карболит» и ООО «АкзоНобель. Лакокраска». Отходы производств этих химических заводов могут отрицательно сказываться как на состоянии здоровья карболитовцев, так и на общем экологическом состоянии данного микрорайона. Поэтому члены «Министерства экологии» нашей школы регулярно проводят мониторинг экологического состояния воздушного бассейна, почвенного и снегового покрова на данной территории с использованием разных методов.

В настоящее время наша работа стала ещё более актуальной, так как на территории микрорайона строится новый жилой комплекс «Морозовский квартал». Его расположение очень удачное, особенно для молодых семей: рядом школа, два детских сада, большой спортивный клуб «Атлант», прекрасное место для семейного отдыха «Жёлтая гора». Но, по данным проведённого нами опроса, жители данного и других микрорайонов нашего города не стали бы приобретать новую квартиру в новом строящемся комплексе, в первую очередь, по причине плохой экологической обстановки в микрорайоне Карболит.

Цель моей работы: оценить современное экологическое состояние микрорайона Карболит с использованием методов биоиндикации и химического анализа.

Задачи:

Изучить особенности продукции и отходов заводского комплекса ОАО «Карболит» и ООО «АкзоНобель. Лакокраска»

Оценить потенциальную возможность вредного воздействия заводского комплекса на экологическое состояние окружающей среды и здоровье людей, проживающих на территории микрорайона.

Подобрать методики для проведения экологической оценки состояния воздушного бассейна и почвенного покрова.

Выбрать несколько точек для исследований, в разной степени удалённых от заводского комплекса.

Провести экологическую оценку по выбранным методикам и сравнить экологическое состояние разных участков микрорайона Карболит.

Сделать вывод об опасности пребывания и проживания на территории исследуемого микрорайона в данный период времени.

Объекты исследования: растительность, почвенный покров.

Предмет исследования: экологическое состояние указанных объектов.

Гипотеза: микрорайон Карболит находится в критическом экологическом состоянии из-за близкого расположения комплекса химических заводов.

Основная часть

Особенности производств химических заводов ОАО «Карболит» и ООО «АкзоНобель. Лакокраска»

Основной продукцией ОАО «Карболит» являются фенолоформальдегидные смолы и пластмассы. Основными компонентами, используемыми при производстве смол и пластмасс, являются вредные химические вещества – фенол и формальдегид. Поэтому необходимо рассмотреть их возможное негативное влияние при попадании в окружающую среду и в организм человека [6].

Формальдегид широко применяется в медицине, при производстве пластмасс, мебели. Вдыхание паров формальдегида отрицательно влияет на работу дыхательной, зрительной, нервной систем, то есть, формальдегид угнетает весь организм, вызывая аллергию, злокачественные опухоли, различные мутации в организме человека. Особенно сильно подвержены действию формальдегида дети, так как формальдегид обладает способностью накапливаться в организме.

Экологические риски при использовании формальдегида в промышленности чаще всего обусловлены несовершенством производственных процессов и технологий и нерациональной конструкцией оборудования.

Для уменьшения воздействия формальдегида на организм человека необходимо размещать предприятия с формальдегидсодержащими выбросами за пределами санитарно-защитной зоны, не строить жилые микрорайоны в застойных непроветриваемых зонах.

Фенол также является опасным для человека веществом. При вдыхании фенол вызывает нарушение деятельности нервной и сердечно-сосудистой систем. Пары и раствор фенола оказывают раздражающее действие на кожу, слизистые оболочки дыхательных путей и глаз, провоцируя химические ожоги, а также поражают внутренние органы, особенно почки и печень. Попав на кожу, фенол быстро всасывается, даже при целостных кожных покровах, и спустя несколько минут оказывает воздействие на ткани головного мозга. Вначале появляется кратковременное возбуждение, а затем — паралич дыхательного центра. Даже незначительные дозы фенола вызывают кашель, чихание, головокружение, головную боль, тошноту и упадок сил. Часто фенол вызывает развитие онкологических заболеваний. Со временем фенол не теряет токсические свойства, и для человека его опасность не снижается [8].

Согласно санитарным нормам, вблизи заводского комплекса «Карболит. АкзоНобель» жилых домов нет, спальный район располагается на расстоянии не менее 1 км от заводской проходной, школа и детские сады – не менее 1,5 км.

Во все времена руководство завода «Карболит» заботилось об охране окружающей среды. В данное время, в связи с общим экономическим кризисом, ОАО «Карболит» не работает в полную силу, часть земель отдана под строительство цехов по изготовлению красок и под складские помещения [6].

Компания «АкзоНобель» является одной из крупнейших мировых компаний в промышленном секторе, основная специализация- декоративные покрытия (защита зданий и сооружений от разрушения и коррозии), функциональные покрытия (автомобильные, авиационные, промышленные и т.п.), специальные химикаты (ПАВ, химикаты для целлюлозно-бумажной промышленности). Завод производит всю гамму цветных красок, как для внутреннего, так и внешнего использования, различной степени глянца (глянец, сатин, мат) и вида поверхности (гладкие, муары и шагрени).

Продукция компании «АкзоНобель» получила высочайший возможный статус: платиновый. По сравнению с другими видами красок, порошковые лакокрасочные материалы обеспечивают относительно низкий уровень риска в отношении безопасности и сохранения здоровья при их использовании.

Основным компонентом в большей части порошковых красок является смола. Поскольку все краски представляют собой мелкодисперсные порошки, они вредны из-за негативного воздействия пыли на организм.

Самая главная опасность состоит в том, что порошковые краски являются высокодисперсными органическими веществами. Как и в случае других органических материалов, они могут при определенных условиях образовывать взрывоопасные смеси с воздухом, однакопроисходит это крайне редко при соблюдении правил техники безопасности [7].

Порошки состоят из абразивных частиц и могут вызвать раздражение кожи либо глаз при трении. Главным экологическим риском нахождения вблизи завода «АкзоНобель. Лакокраска» является возможное попадание порошковой пыли на растительные объекты и в организм человека [9]. Для жителей микрорайона Карболит наличие данного завода экологической опасности не представляет, так как ООО «АкзоНобель. Лакокраска» расположен на расстоянии 2,5 – 3 км от жилого сектора.

Методический раздел

Первым потенциально может пострадать от выбросов завода «Карболит» и «АкзоНобель. Лакокраска» воздушный бассейн и почвенный покров, поэтому важно уметь определить степень их загрязнения. К сожалению, у меня нет необходимых приборов для точного определения содержания в воздухе и почве вредных примесей. Существуют ещё так называемые «экспресс-индикаторы» состояния воздушного бассейна, их приобретение возможно посредством сети «Интернет», но требуются определённые финансовые затраты и нет уверенности в приобретении действительно качественной продукции. Это одна из моих задач на будущее, а пока для оценки экологического состояния воздушного бассейна я решила использовать традиционные методы биоиндикации: оценку состояния дендрофлоры и лихеноиндикацию. Для оценки загрязнения почвы я выбрала методики химического анализа.

Оценка экологического состояния дендрофлоры [3].

Дендрофлора - совокупность древесных видов растений, распространённых на определённой территории.

Для оценки экологического состояния древесных насаждений я пользовалась таблицей, которая отражает признаки деревьев в различном экологическом состоянии:

Лихеноидникация[4].

Лихеноиндикация — комплекс методов, позволяющих с помощью лишайников определить общий уровень содержания основных загрязняющих веществ в атмосфере и почве.

Лишайники являются индикатором состояния среды. Большинство химических соединений, негативно влияющих на флору лишайников, входят в состав основных химических элементов и соединений, содержащихся в выбросах большинства промышленных производств, что позволяет использовать лишайники именно в качестве индикаторов антропогенного воздействия.

Степень загрязнения воздуха в промышленных районах города можно оценить по обилию различных лишайников:

Чем сильнее загрязнен воздух, тем меньше встречается в нем видов лишайников .

При повышении загрязненности воздуха исчезают первыми кустистые лишайники, затем – листоватые, потом – накипные.

Чем сильнее загрязнен воздух, тем меньшую площадь покрывают лишайники на стволах деревьев [1].

Ниже представлена таблица, отражающая зависимость встречаемости лишайников от степени загрязнения окружающей среды:

Химический анализ почвенного покрова[10].

Оборудование для проведения исследований: весы, разновесы, штатив, спиртовка, колба, мерный цилиндр, пипетка, пробирки, стеклянная колбочка, воронка, фильтровальная бумага.

Реактивы: 10% раствор соляной кислоты, 10% раствор азотной кислоты, 0,1% раствор нитрата серебра, 20% раствор сульфата бария, дистиллированная вода.

Методика проведения исследований

Приготовление водной вытяжки почвы. Берём 25 г почвы, помещаем в колбу, приливаем 50 мл дистиллированной воды. Содержимое колбы взбалтываем и даём отстояться в течение 5-10 минут. После этого ещё раз взбалтываем и профильтровываем [2].

Определение наличия карбонатов в почве

На пробу почвы наносим несколько капель 10% раствора соляной кислоты. Наличие карбонатов обнаруживается по «вскипанию» почвы, так как в результате реакции бурно выделяется углекислый газ.

CO₃^2- + H⁺  CO₂ ↑+ Н₂О

Определение наличия хлоридов в почве

В пробирку наливаем 5 мл водной вытяжки, добавляем несколько капель азотной кислоты и по каплям раствор нитрата серебра. Если хлориды присутствуют, то образуется белый хлопьевидный осадок [3].

Ag⁺ + Cl^-  AgCl

Определение наличия сульфатов в почве

К 5 мл вытяжки приливаем несколько капель концентрированной соляной кислоты и 3 мл раствора хлорида бария. Если сульфаты присутствуют, то выпадает осадок или наблюдается помутнение раствора [2].

Ва²⁺ + SO₄^2- ­­­­ BaSO₄

Определение фенолов

Методика исследования:

в коническую колбу ёмкостью 200 мл вносим 100 мл исследуемой пробы, затем добавляем раствор хлорной извести. Через 10 минут определяем, появился ли характерный для хлорфенолов «аптечный» запах при комнатной температуре и при нагревании [2].

Практическая часть работы

Исследование 1. Оценка экологического состояния дендрофлоры микрорайона Карболит

Для проведения оценки древесных насаждений мною была подготовлена карта микрорайона Карболит и определён маршрут: по периметру микрорайона, вдоль основных улиц: улица Крупской (вдоль заводского комплекса) – проезд Бондаренко (спальный микрорайон) – улица Бондаренко (пришкольная территория, прилегающая к строящемуся жилому комплексу «Морозовский квартал»).

По мере продвижения по указанному маршруту, я наносила на карту условные обозначения, отражающие встречаемость разных видов деревьев и их экологическое состояние по принципу «светофора»: зелёным цветом – хорошее, жёлтым – удовлетворительное, красным – критическое. Деревья, отмеченные красным цветом, находились в усохшем или повреждённом состоянии и требовали выкорчёвывания. Деревья, отмеченные жёлтым цветом, требовали частичного опила засохших ветвей или прикорневой поросли.

В ходе исследования были выявлены основные представители дендрофлоры микрорайона, оценена частота их встречаемости и экологическое состояние. Всего было исследовано 164 дерева.

Результаты исследования занесены в таблицу (см. Приложение 2), представлены на диаграмме (см. Приложение 3) отмечены на карте (см. Приложение 4).

Исследование 2. Оценка состояния воздушного бассейна методом лихеноиндикации

Выбор точек для исследования (см. Приложение 5).

Исследования были проведены в 3-х точках микрорайона Карболит:

Точка 1. «Заводской комплекс» - территория, непосредственно прилегающая к заводскому комплексу «Карболит», «Акзо Нобель» (примерно 100-150 м от заводов).

Точка 2. «Спальный район» - улица Крупской. Здесь располагается большой жилой комплекс, спальная часть микрорайона (900-1000 м от заводов).

Точка 3. «Пришкольная территория» - территория МОУ СОШ № 12 с УИОП вдоль улицы Бондаренко, максимально удалённая от заводского комплекса (1400-1500 м), на расстоянии 10 м от строящегося жилого комплекса «Морозовский квартал».

При проведении визуальной оценки состояния древесных насаждений, в данных трёх точках мною также был произведён подсчёт деревьев, на которых встречались лишайники разных видов. В каждой точке на наличие лишайников было оценено 40 деревьев. Результаты исследования №2 занесены в таблицу (см. Приложение 6).

Исследование 3. Оценка состояния почвенного покрова методом химического анализа

В каждой из указанных точек мною были взяты пробы почвы для проведения химического анализа в условиях школьной химической лаборатории. Результаты проведённого исследования занесены в таблицу (см. Приложение 7).

4. Анализ результатов проведённых исследований

Анализ исследования №1. Экологическое состояние дендрофлоры.

Из 164 изученных деревьев в критическом экологическом состоянии находятся всего 20 деревьев (12% от общего числа), в удовлетворительном – 5 деревьев (3%), остальные – в хорошем состоянии (85%).

Я предполагаю, что в случае неблагоприятной экологической обстановки в микрорайоне Карболит, о которой можно нередко слышать из уст горожан, подавляющее большинство деревьев находилось бы на грани удовлетворительного и критического состояния, так как вредные выбросы заводского комплекса негативно влияли бы на все физиологические процессы в растениях. А накопление в почве предполагаемых отходов погубило бы корневую систему многих древесных пород. Кроме того, в условиях неблагополучной экологической обстановки не наблюдалось бы такого видового разнообразия дендрофлоры.

Значит, экологическое состояние микрорайона является вполне удовлетворительным, а не критическим, как ошибочно полагает большинство жителей нашего города.

Анализ исследования №2. Лихеноиндикация.

Так как во всех исследуемых точках встречаются разные формы лишайников, следовательно, отмечается слабое загрязнение воздуха, т.е. экологическое состояние воздушного бассейна можно считать удовлетворительным.

Самым экологически чистым можно назвать спальный район, так как там наблюдается многообразие видов лишайников и большая их встречаемость. Ухудшение экологической обстановки в точке №3 «Пришкольная территория» можно объяснить отрицательным воздействием не заводского комплекса, а близко расположенной к школе автодороги. Выхлопные газы автомобилей крайне негативно сказываются на состоянии воздушного бассейна. От данной проблемы всегда страдают жители больших городов.

Анализ исследования №3. Оценка состояния почвенного покрова.

При проведении химического анализа образцов почвы, взятых с трёх исследуемых точек на территории микрорайона, ни в одной пробе не было обнаружено вредных примесей. При наличии в воздухе или на поверхности почвы вредных соединений серы, хлора, фенолов, непременно шло бы их накопление в верхнем слое почвенного покрова, особенно в точке №1, которая располагается в непосредственной близости к заводскому комплексу. Но все проведённые исследования опровергают эту гипотезу. Следовательно, состояние почвенного покрова можно признать удовлетворительным.

Заключение

Таким образом, весь комплекс проведённых мною исследований позволяет сформулировать следующие выводы:

Продукция и отходы заводского комплекса, расположенного на территории микрорайона Карболит, могут представлять потенциальную опасность для жителей микрорайона в случае их утечки, неправильной эксплуатации оборудования или при несоблюдении правил техники безопасности (то есть в аварийном режиме).

В штатном режиме работа заводов относительно безопасна, так как заводской комплекс расположен в соответствии с санитарными нормами: спальный район располагается на расстоянии не менее 1 км от заводской проходной, школа и детские сады – не менее 1,5 км.

В данный период времени ОАО «Карболит» работает лишь на 1/3 своих возможностей, большая часть цехов расформирована и отдана под складские помещения. Это является дополнительным положительным моментом для экологии микрорайона.

Проведённые исследования с использованием методов биоиндикации и химического анализа показали, что экологическое состояние воздушного бассейна можно признать удовлетворительным, в почвенном покрове вредные примеси не обнаружены.

В данный момент общая экологическая оценка состояния микрорайона Карболит удовлетворительная.

Таким образом, выдвинутая мною гипотеза не подтвердилась: экологическое состояние микрорайона Карболит является удовлетворительным, а не критическим.

В 2019 году в нашем городе реализовывалась федеральная программа «Формирование комфортной городской среды». При поддержке администрации школы и при участии членов «Министерства экологии» нашей школы я составила обращение в администрацию города и Совет депутатов с просьбой включить наш микрорайон в данную программу. Результаты проведённой мною оценки экологического состояния дендрофлоры позволили наглядно отобразить представителям коммунальных служб города, в каком месте и на какие именно деревья необходимо обратить особое внимание. В итоге деревья, находящиеся в неудовлетворительном состоянии, были прочищены от поросли, прорежены или выкорчеваны.

В заключение хотелось бы отметить, что ведение экологического мониторинга очень полезно, так как позволяет получить достоверные сведения о том, какова реальная экологическая обстановка в нашем микрорайоне. Не стоит верить слухам и привычному мнению, что наш микрорайон самый экологически неблагополучный во всём городе, не нужно опасаться приобрести здесь новую квартиру. Мы очень любим наш родной город, особенно свой родной уголок в нём, и приглашаем всех к нам в гости!

Список использованных источников и литературы

Лебедев В.П. Методическая разработка исследовательского задания для школьников «Лихеноиндикация состояния окружающей среды» // Практическая экология для школьников, Иваново, 1995.

Озеров А.Г. Исследовательская деятельность учащихся в природе. Учебно-методическое издание. – М.: ФЦДЮТиК, 2005.

Рыжов И.Н. Школьный экологический мониторинг городских микрорайонов. Мониторинг природного блока. // География в школе, 1998, № 7.

Школьный экологический мониторинг: Учебно-методическое пособие для учителей и учащихся / Под ред. Т.Я.Ашихминой. – М: Агар: Рандеву АМ, 2000.

https://unctad.org/meetings/en/SessionalDocuments/ares70d1_ru.pdf («Повестка дня в области устойчивого развития на период до 2030 года»).

http://www.karbolit.ru/

http://www.orehovozuevo.com/ (ОАО «АкзоНобель»)

http://www.all-sovety.ru/rubrika/meditsina-i-zdorove/fenol-vliyanie-na-organizm-cheloveka.html (Влияние фенола на здоровье человека)

http://eco-sro.ru/sukhie-poroshkovye-kraski/78-osnovnoe (Особенности сухих красок)

http://www.ecofactor.ru/ (Методики анализа почвы).

Приложения

Заводской комплекс ОАО «Карболит» и ООО «АкзоНобель. Лакокраска» на территории микрорайона Карболит

ОАО «Карболит»

ООО «АкзоНобель. Лакокраска»

Новый жилой комплекс «Морозовский квартал»

Оценка экологического состояния дендрофлоры

микрорайона Карболит

Видовое разнообразие дендрофлоры микрорайона

Маршрут исследования №1. Оценка экологического состояния древесных насаждений в микрорайоне Карболит

Исследуемые точки на территории микрорайона

Точка №1

«Заводской комплекс», 100-150 метров от заводов

Точка №2. «Спальный район», 900-1000 метров от заводов

Точка №3.

«Пришкольная территория»,1400-1500 метров от заводов, на расстоянии 10 метров от «Морозовского квартала»

Визуальная оценка наличия лишайников на древесных насаждениях в исследуемом микрорайоне

Анализ почвенного покрова на наличие примесей

Фотоматериалы проведённых исследований