VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Мониторинговое исследование загрязнения воздушной среды п. Харп 2018 года
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
Исследования по загрязнению воздушной среды п. Харп, были начаты в 2006 г., так как на территории поселка в это время активизировалась работа обогатительных цехов предприятия Конгор-Хром, что повлекло за собой загрязнение окружающей среды. С тех пор учащиеся школы раз в два года проводят исследование снеговой воды, на присутствие твердых осадков, изменение кислотности, содержание хрома, кадмия, железа, свинца, что бы определить характер загрязнения воздушной среды поселка. В данной работе анализируется изменение загрязненности воздушной среды в населенном пункте Харп за период с марта 2013 г. по март 2018 г.
Проблема
Поскольку здоровье людей зависит от экологического благополучия среды обитания, то необходима своевременная, периодически обновляемая информация об изменении экологической ситуации в поселке, в том числе о наличии загрязненности воздушной среды.
Противоречие
Существует проблема загрязненности воздушной среды поселка Харп, в тоже время служба мониторинга не дает полной характеристики загрязнений атмосферы.
Гипотеза Если своевременная, периодически обновляемая информация об изменении экологической ситуации в поселке, в том числе о наличии загрязненности воздушной среды будет поступать в соответствующие инстанции, то данные послужат улучшению экологической ситуации, в том числе улучшится здоровье людей
Цель
Сравнить состояние загрязненности воздушной среды за период с марта 2013 года по март 2018 г.
Задачи
А. Изучение состояния загрязнения воздушной среды поселка Харп в марте 2018 года на ранее определенных участках мониторинговых исследований.
Б. Установление степени загрязнения воздушной среды поселка Харп на март 2018 года, выявление характера изменений загрязненности, произошедших за период с 2013 по 2018 годы.
В. Анализ причин, повлекших изменения загрязненности воздушной среды поселка Харп за период с марта 2013 г. по март 2018 г.
Объект исследования
Воздушная среда поселка Харп.
Предмет исследования
Изменение загрязнения воздушной среды.
Методы
Наблюдение, анализ литературных источников и документов, экспериментальное исследование.
Методики
Определение загрязнения воздуха по снежному покрову (В.В. Пасечник)
Определение солевого состава воздуха (А. И. Федорова, А.Н Никольская)
Определение хромитов (Д. Кениг, Е. Асауленко).
Основная часть
А. Основные участки мониторинговых исследований
Пробы снега осуществлялись на тех участках, которые упоминаются в предшествующих работах3-8, это улицаОдесская, Больница (двор), предприятие Конгор - Хром, ИК-З (котельная), ИК-18 (котельная), Школа.
Б. Состояние загрязнения воздушной среды поселка Харп на март 2018 года
Изучение загрязненности образцов снеговой воды нерастворимыми веществами методом определения читаемости текста в зависимости от количества снеговой воды в цилиндре, показало следующие результаты. Одесская - 6,0 см, Больница - 19,0 см, Конгор – Хром - 3,0 см, ИК-З (котельная) - 4,0 см, Школа - 18,0 см, ИК-18(котельная) - 10см (Рис 1, 2).
|
Рис. 1. Изучение образцов снеговой воды методом определения читаемости текста |
Рис. 2. Степень прозрачности изученных образцов снеговой воды |
Из этого следует, что наибольшее загрязнение воздуха нерастворимыми веществами наблюдается на территории ИК-3 (котельная) и предприятия Конгор-Хром, а наименьшее возле школы и больницы.
|
Рис. 3. Определение загрязненности образцов нерастворимыми веществами методом фильтрации и визуальной оценки |
Рис. 4. Осадки на фильтрах, оценка по пятибалльной шкале |
При обработке результатов, полученных при исследовании образцов снеговой воды нерастворимыми веществами, методом фильтрации и визуальной оценки, присуждали баллы от одного до пяти по степени загрязнения, получили следующие результаты. Одесская - 5, Больница - 3, Конгор – Хром - 5, ИК-З (котельная) - 3, Школа - 1, ИК-18 (котельная) - 5 (Рис 3, 4, приложение, табл. 1). Наибольшее загрязнение воздуха установлено на территории ул. Одесская и предприятия Конгор-Хром, а наименьшее возле школы.
Органолептическим методом установлено присутствие запаха во всех образцах. Наиболее выраженный запах бензина в образцах, взятых на территориях ИК-З (котельная), ИК-18 (котельная).
Определение рН отфильтрованных образцов (фильтрат) с помощью бумажек универсального индикатора и цветовой шкалы показало следующие результаты: Одесская – 8, Больница – 8, Конгор-Хром- 9, ИК-3(котельная)- 9, Школа- 5, ИК-18 (котельная) 7. (Рис.5,6). В образцах, взятых в районе улицы Одесская и на территории больницы, Конгор-Хрома, ИК-3 выявлена щелочная среда. На территории школы выявлена кислая среда. Наряду с этим показатель рН на территории котельной ИК-18 близок к нейтральной среде. (Рис. 5,6).
|
Рис.5. Уровень кислотности образцов снеговой воды |
Рис. 6. Определение рН отфильтрованных образцов (фильтрат) с помощью бумажек универсального индикатора и цветовой шкалы |
Чтобы определить наличие ионов хрома в образце, к исследуемому раствору приливали по каплям раствор гидроксида калия - КОН до образования осадка. Далее делили полученный раствор с осадком на две части. В одну из них добавляли раствор соляной кислоты - НCl, а во вторую раствор гидроксида калия - KOH, растворение осадка в обоих случаях указывает на присутствие хромитов. Раствор из второй пробирки (хлорид хрома), нагревали, наблюдали образование осадка (гидроксид хрома (III) - Cr(OH)3) (Рис.7,8).
|
Рис.7. Результаты определение ионов хрома, свинца и кадмия в образцах ул. Одесская |
Рис.8. Нагревание раствора после добавления соляной кислоты |
Качественный анализ на ионы свинца и кадмия был выполнен с использованием методики А.И. Федоровой, А.Н. Никольской2. Сернистый натрий растворили в воде и по каплям добавили в изучаемые образцы. Наблюдали выпадение черного осадка сульфида свинца (Рис. 8). Для определения присутствия ионов кадмия добавили раствор азотной кислоты в полученные образцы, после этого по каплям добавили раствор сульфида натрия и наблюдали выпадение обильного осадка, что свидетельствует о наличии ионов кадмия (Рис. 9). Для определения ионов железа использовались реактивы: красная и желтая кровяная соль. Окрашивание образцов в голубой цвет указывает на положительный результат (Рис.10).
|
Рис.9. Определение присутствия ионов кадмия в образцах. |
Рис.10. Определение присутствия ионов железа. Во второй пробирке слабое голубое окрашивание |
В ходе исследования было установлено присутствие ионов свинца во всех изученных пробах. Ионы кадмия обнаружены в пробах предприятия Конгор – Хром, улица Одесская, ИК-3. Ионы железа выявлены в пробах предприятия Конгор – Хром, улица Одесская, ИК-18. Таким образом, наиболее загрязненными тяжелыми металлами являются территории Конгор – Хром, улица Одесская, ИК-3, ИК-18, а сравнительно чистым – Школа и Больница (Рис.11).
|
Рис. 11. Результаты исследования воздуха в п. Харп на присутствие ионов свинца, кадмия, железа и железа |
Рис. 12 Сравнение степени прозрачности изученных образцов снеговой воды 2013, 2015 и 2018 годов. |
В. Сравнительный анализ загрязнения воздушной среды поселка Харп 2018 года с показателями 2013 и 2015 года.
Наибольшее количество твердых примесей в воздухе зафиксирована у Конгор-Хрома, на улице Одесская, ИК-18, ИК-3, а наименьшее в районе Больницы и Школы. За истекший период отмечается повсеместное увеличение загрязненности воды нерастворимыми веществами (Рис. 12). В 2013 году повышенная кислотность зарегестрированна у ИК-18, Конгор-Хрома и Больницы. Тогда как в 2015 году повешение наблюдалось кроме предыдуще названных участков в ИК-3, а понижение в ИК-18(Рис. 13).
По сравнению с 2013 годом исследования 2015 и 2018 годов показали увеличение содержания хромитов в образцах с улицы Одесская, ИК – 3, ИК – 18, Школа. Осталось по-прежнему высоким содержание хромитов на участках Конгор-Хром и Больницы (Рис. 14, 15).
Пробы взятые в 2015, и в 2018 году возле ИК-З имеют запах мазута. Осадок при выпаривании черный необильный и черно-серый обильный на фильтрах у проб Конгор-Хрома и ИК-18. Во всех образцах было обнаружено присутствие ионов свинца и кадмия, также как и в 2013 и 2015 годах. Ионы железа присутствуют в пробах, взятых у ИК-З. (Приложение. Таблица 2).
|
Рис. 13. Сравнение уровня кислотности образцов снеговой воды 2013, 2015, 2018 годов. |
Рис. 14. Сравнительные результаты исследования загрязнения хромитами воздушной среды 2013, 2015, 2018 годов |
Рис. 15. Сравнение присутствия ионов свинца, кадмия 2013, 2015 и 2018 годов.
Г. Анализ причин изменения загрязнения воздушной среды поселка Харп за период с марта 2013 года по март 2018 года.
Результаты исследований за 2013 - 2018 годы позволили осуществить сравнительный анализ загрязненности воздушной среды поселка. Оказывается, уровень загрязнения тяжелыми металлами не уменьшается, а увеличивается. Причиной таких результатов является транспортировка хромитовой руды от рудника к цехам обогащения по улице Одесская, на территории предприятия Конгор-Хром осуществляется дробление, сортировка и погрузка хромитов. Эти процессы насыщают воздух хромитовой пылью, что понижает прозрачность снеговой воды в пробах, взятых на этих участках. На территориях ИК-18 и ИК-3 функционируют автономные котельные, работающие на твердом, некондиционном топливе и бытовых отходах (тряпье, производственный упаковочный материал, старые резиновые покрышки и пр.). Выбросы твердых, пылевидных, ядовитых частиц разносятся по территории поселка, вследствии чего прозрачность снеговой воды уменьшается из года в год, не только в пробах ИК-18 и ИК-3, но и в пробах школьного двора. Отмечается появление смога над территорией поселка, в районе квартала Северный, над территорией школьного двора, что вызывает ухудшения самочуствия у людей, страдающих гипертонией и сердечными заболеваниями и затрудненность дыхания, воспаление дыхательных путей у детей и стариков. Загрязнителями поселка и прилегающих к нему территорий являются карьеры амфиболитов, заброшенная территория завода нерудных материалов, котельные ИК-3, ИК-18, автомобильные и железная дороги, особенно предприятие Конгор-Хром. Такие металлы как хром, железо, свинец, кадмий определяются лабораторным путем в снеговой воде. С течением времени их количество накапливается в живой природе. Известно, что избыток хрома вызывает болезни почек, печени, рак легких, желудка и кожи. Под действием хрома происходит замедление роста у детей, заболевания глаз, поджелудочной железы, сахарный диабет. Исследования годового отчета поселковой больницы за 2017 год по-прежнему показывают увеличение в несколько раз всех, перечисленных выше заболеваний (рис. 16).
|
Рис. 16. Сравнение данных годовых отчетов Харпской больницы по определенным заболеваниям за 2013, 2015 и 2018 годов. |
Целенаправленной работы по восстановлению экологической среды поселка, по удалению и нейтрализации загрязнителей не проводится. Не разрешимой проблемой остается вопрос сохранения здоровья людей, за счет восстановления экологического благополучия окружающей среды.
Выводы
В ходе работы установлено наличие загрязнения воздушной среды п. Харп твердыми пылевидными частицами, щелочами и кислотами, хромом, кадмием, свинцом и железом практически на всех участках
Выявлено, что степень загрязнения воздушной среды поселка Харп на март 2018 года, по сравнению с 2013 и 2015 годами увеличилась, следовательно, экологическая ситуация в поселке становится все более критической
Анализируя причины, повлекшие изменения загрязненности воздушной среды поселка Харп за период с 2013 г. по 2018 г., пришли к заключению, что основным источником загрязнения по-прежнему остаются: предприятие Конгор-Хром, котельные ИК-3 и ИК-18.
Предложения и рекомендации
Информировать население поселка о результатах проведенных исследований.
Необходимо предложить провести диспансеризацию жителей поселка Харп для своевременного выявления заболеваний, вызванных отравлением тяжелыми металлами и другими загрязнителями.
Организовать инициативную группу из числа учащихся, учителей, родителей, врачей, пенсионеров-общественников для решения вопроса об организации в поселке мониторинга на содержание кадмия, хрома и других тяжелых металлов в окружающей среде и восстановлении экологической чистоты и очищения территории поселка от загрязнения тяжелыми металлами.
Обратиться к депутатам Государственной Думы ЯНАО с предложением о рассмотрении вопроса критической экологической ситуации в поселке Харп.
Литература
В.В. Пасечник. Экология. Школьный практикум. 9 класс. – М.: Дрофа, 2004. стр. 36.
А.И. Федорова, А.Н. Никольская. Практикум по экологии и охране окружающей среды. Учебное пособие для ВУЗов. – М.: Владос, 2001, 235с. (стр. 23)
XII Международная экологическая конференция молодёжи «ЭКО – 2006». Сборник материалов. – М.: ООО «Ладога-100», 2006, 240 с. (№12, стр. 173)
XIV Международная экологическая конференция молодёжи «ЭКО – 2008». Сборник материалов. – М.: ООО «Ладога-100», 2008, 230 с. (№22, стр. 164)
Фестиваль исследовательских и творческих работ учащихся «Портфолио». Сборник описаний работ. 2009/2010 учебный год. – М.: ИД «Первое сентября»; ООО «Чистые пруды», 2010, 704 с. (стр. 510)
Сборник лучших докладов школьников по экологии. – Ярославль: МОУ «Провинциальный колледж», 2010, 88 с. (стр.8 - 10)
Фестиваль исследовательских и творческих работ учащихся «Портфолио». Сборник описаний работ. 2009/2010 учебный год. – М.: ИД «Первое сентября»; ООО «Чистые пруды», 2010, 703 с. (стр. 510)
XVII Международная экологическая конференция молодёжи «ЭКО – 2011». Сборник материалов. – М.: ООО «Ладога-100», 2011, 246 с. (№17, стр. 72)