Изучение противогололедных реагентов, применяемых на территории поселка Горноправдинск

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

Изучение противогололедных реагентов, применяемых на территории поселка Горноправдинск

Ашуров Н.Ф. 1
1МБОУ ХМР СОШ п. Горноправдинск
Коржевская О.В. 1
1МБОУ ХМР СОШ п. Горноправдинск
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Каждый год жители городов сталкиваются с проблемой гололеда: население получает травмы, в аварии попадают машины. Чтобы стабилизировать ситуацию, применяют противогололедные средства. Эта проблема существует и в нашем поселке, чтобы решить проблему, дороги посыпают песком, иногда какой – то смесью. Мы задумались, что все остатки снега, смешанные с этими смесями попадают с талой водой на индивидуальные сельскохозяйственные участки и в полисадники [1]. И у нас возник вопрос, необходим ли нам противогололедный реагент, не навреди он нашим растениям? Опасен, или безопасен он для людей, животных и окружающей среды? Можно ли мы его заменить?

Цель проекта: Определить, какие противогололедные реагентыприменяются на территории п. Горноправдинск и, какое влияние они могут оказывать на растения, обувь, технику.

Задачи

Изучить рынок современных средств

Провести соцопрос жителей нашего поселения по данной проблеме.

Провести химический анализ снега, взятого с разных участков п. Горноправдинск.

Исследовать влияние ПГР на металлические предметы

Исследовать влияние реагентов на прорастание семян бобовых.

Привлечь внимание администрации нашей школы, родителей к проблеме использования противогололедных средств в нашем поселении.

Методы исследования: наблюдение, эксперимент, интервью, химический анализ.

Этапы работы над проектом

Подготовительный этап

Определение цели и задач работы;

Формулирование гипотезы; Составление плана работы;

Изучение литературы по данной проблеме.

Основной этап

Выполнение исследований;

Оформление работы.

Заключительный этап

Подведение итогов работы.

Гипотеза: Противогололедные реагенты в своем составе содержат вещества,которые могут подавлять рост растений, также негативно влиять на автомобили, подвергая их коррозии.

Объект исследования: снег с применением противогололедных веществ.

Образец №1 – снег с место расположение стела(находится на возвышенности рядом проходит автомобильная дорога).

Образец №2 – снег с ул. Киевская (рядом находится почта).

Образец №3 – снег с проезжей части дороги выезда из поселка ул. Школьной;(перекресток автомобильных дорог).

Образец №4 – снег с проезжей части дороги возле школы ул. Поспелова(напротив учебног заведения МБОУ ХМР СОШ п.Горноправдинск).

Образец №5 - контрольная проба снега из чистой зоны: лесной массив (отсутствие автомобильных дорог).

Обзор используемых источников информации

Историческая справка об использовании противогололёдных реагентов

Хроника антигололедных реагентов начинается с середины прошлого года, после войны начали впервые использовать вещества для топления льда. В Европе применение хлоридов началось в Швеции с данные смеси стали применять во 1966. Применялась смесь соли и песка, применение чистых солей на дорогах почти не практиковалось. Это было просто и дешево, лед подтапливался, а песок убирали. Но использование такой смеси имело и недостатки: песок забивал ливневые канализации, и постоянно очищали стоки. Исследовав почвы после применения ПГР ученые установили, что почва изменила свой состав, что сказалось на здоровье и развитии растений. Обильное применение этих смесей послужило причиной разъедания колес и кузовов автомобилей, электропроводов, что привело к тому, что водителям троллейбусов приходилось постоянно останавливаться, чтобы перекинуть штанги токоприемника на целые участки проводов, что не могло не приводить к появлению заторов. В Москве соляные пары поднимались на высоту до 15 метров, шел процесс засоления почв. Экологи забили тревогу, что если не прекратить посыпку дорог солью, то положение дел станет необратимым. [7]

Борьба с зимней скользкостью

Борьба с зимней скользкостью ведется по трем направлениям: улучшение сцепления колес автомобилей с покрытием; удаление снежно-ледяных образований с дорожного покрытия; предотвращение образования скользкости. Основные способы борьбы: фрикционный, химический, тепловой и механический. [3]. Широко распространен фрикционный способ, заключающийся в рассыпании по поверхности обледенелого слоя материалов, повышающих коэффициент сцепления шин с дорогой (песка, шлака, золы и т. д.). У данного способа есть и недостатки – это высокие транспортные расходы на перевозку и распределение материалов. Большое распространение получил комбинированный химико-фрикционный метод, когда фрикционные материалы (песок) смешиваются с твердыми хлоридами в различных соотношениях[5]. Механический способ борьбы предусматривает использование самоходных и прицепных машин и механизмов ударного, скребкового, вибрационного или срезывающего действия для разрыхления и отделения льда и уплотненного снега от покрытия. Эти машины срезают толстые уплотненные снежно-ледяные корки. Но, как считают ученые полностью удалить ледяную корку можно только тепловым и химическим способом.С помощью тееплового способа удаляют снежно-ледяные отложения подогревая покрытия нагревательными элементами. Но использование такой техники является дорогостоящим, не безопасным, потому что отбрасываются при работе обратно на дорогу снежные и ледяные частицы, необходимо прервать движение другого транспорта[6].

Современные технологии применения противогололедных реагентов

Применение технической соли является единственным из всех противогололедных реагентов, который не ухудшает коэффициент сцепления асфальтового покрытия с шинами. В России получены новые составы, которые способны плавить лед при более низких температурах, чем поваренная соль (до -35° С), они менее токсичны для зеленых насаждений и городских животных, меньше повреждают бетон и асфальт. Но эти смеси более дорогостоящие и в местах России, где суровый климат и часто возникает проблема гололеда, приобретаются, но не хватает их на весь период борьбы со снежно-ледовой коркой[1]. Техническая соль пока находит свое применение, но в ограниченном количестве. [2]

Мы поставили вопрос, как действуют ПГР, и почему они плавят снег? При смешивании снега с реагентом образуетсярассол, он имеет температуру замерзания ниже, чем температура замерзания воды, поэтому лед и снег тает и гололеда нет.

Противогололедные реагенты делятся на жидкие и твердые.

Жидкие реагенты желательно применяют всухую погоду и при гололеде, а твердые реагенты в слякотную погоду. Кристаллы твердого реагента, попадающего на поверхность снега или льда, активно вступают в процесс взаимодействия, протекает физико-химический процесс: выделение тепло при взаимодействии, которое и способствует таянию снега.

Идеальных ПГР нет. У каждого есть свои особенности и применять их надо строго по инструкции, но есть и недостатки: дороговизна, определенная дозировка, несвоевременная работа коммунальных служб по уборке территории, на которой применимы были ПГР [2,3].

II. Основная часть

Первое с чего мы начали - это опросили учителей и родителей нашей школы об их отношении к реагентам. В социологическом опросе приняли участие 100 человек

Социологический опрос

Устраивает ли вас состояние тротуаров и дорог в нашем поселении?

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

Как вы считаете, ПГР влияют на состояние обуви, одежды и в целом экологическую ситуацию в поселке?

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

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

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

Вывод: Все жители выделяют опасностьприменения реагентов без контроля, говорят о порче обуви, деталей автомобиля, снижению урожайности почв, вследствие засоления. Указывают на необходимость применения и строго выполнения инструкции по дозировке. Самыми распространенными ответами являются

«Используем химию на дорогах и тротуарах».

«Да одна грязь на дороге, ПГР не работают!».

«Из-за этих реагентов портится обувь, ржавеют детали автомобиля».

«Реагенты губительно влияют на растения».

Поэтому, чтобы обосновать данные, необходимо провести свое исследование.

Практическая часть

Опыт 1. Исследование физико-химического состояния снегового покрова Материалы для исследования: Для исследования физико-химического ибиологического состояния снега были взяты образцы снега №1- №5 с разных участков

Исследование свойств снеговых проб проводилось в школьной химической лаборатории

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

Таблица 1. Результаты физических исследований

Образец снега

   

Физические параметры

     
 

Прозрачность

Мутность

 

Наличие

Цветность

 

Запах

 
         

осадка

       
                   

№1

 

++

+

 

+

96.1

 

гнилостный

 

№2

 

+

++

 

+++

9.8

 

болотный

 

№3

 

-

+++

 

+++

76.6

 

сероводородный

 

№4

 

++

-

 

+++

67.8

 

гнилостный

 

№5

 

+++

   

+

92.4

 

Запаха нет

 

Вывод: по физико-химическим параметрам все пробы снега грязные. Самым чистым является снег с лесной полосы

Опыт 2. Определение ионов солей в испытуемых образцах Материалы для исследования:

Образцы снега №1- 5

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 ихспособности 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 поих 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 SO42- . В пробирку налить 5 мл контрольного

% 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

 
 

+

Са²+

 

Cl¯

SO42-

Цвет

Желтый

Оранжевы

   

пламени

 

й

     

AgNO3

     

Осадок белого

 
       

цвета

 

BaCl2

       

Осадок белого

         

цвета

Таблица 3. Содержание определяемых ионов в снежном покрове

         

Образец

   

Определяемый ион

 

снега №

+

Са²+

Cl¯

SO42-

 
   

№1

+

++

 

№2

+

++

 

№3

+

++

 

№4

+

++

 

№5

-

_

_

_

 

Вывод: по результатам исследования в снеговом покрове во всех образцах не были обнаружены сульфат-ионы (SO42-) и ионы кальция (Са²+). В образцах обнаружены 1-4 ионы Cl¯, в образцах 1- 4 обнаружены ионы натрия Nа+. Это позволяет нам сделать вывод о том, что на площадках 1-4, где взяты образцы проб применяют реактивы, основной компонент которых – поваренная соль NаCl (хлорид натрия)

Опыт 3. Изучение влияния противогололедных реагентов на металлы

Цель эксперимента: выяснить, как химическая смесь повлияет на запчасти транспорта, к чему приведет контакт смеси с металлом, могут ли реагенты отрицательно влиять на состояние автомобилей.

Ход работы

Металлические болты от запчастей, погрузили в стаканы с контрольными образцами 10% 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

№5

 
                     

Железный

 

++

 

++

++

++

 

++

++

 

++

+

 

болт

                         

Металлы начали разрушаться, могли наблюдать процесс коррозии в талой снеговой воде, взятой с участков 1-4 . Первые признаки образования ржавчины появились в течение первых 5 часов. В образце №5 также наблюдается коррозия, первые пятна появились через сутки. Наш эксперимент доказательно подтвердил:

Дорожные реагенты так как на деталях появились пятна от коррозии способны разрушать металлические изделия.

Обычная соль - агрессивным веществом, он содержится во всех образцах и разрушающе действует на металлы.

Опыт 5. Изучение влияния ПГР на процессы жизнедеятельности растений Цель эксперимента: Выяснить влияет ли снеговая вода с реагентами навсхожесть семян фасоли.

Методика проведения эксперимента: Исследование влияния реагентов нарост и развитие растений можно рассмотреть на опытах по прорастанию семян. Для достоверности результатов были взяты семена красной фасоли (10 штук) были помещены в чашки Петри на влажные салфетки, смоченные растворами образцов снеговой воды №1-5. В течение эксперимента следили за всхожестью семян, длиной корневой и надземной части проростка. Семена красной фасоли (по 10 штук) были заложены пророщенные в грунт. Следили за ростом проростка, измерили биомассу фасоли.

Время эксперимента: 3 суток

Таблица 6. Результаты изучения влияния солей на всхожесть и

развитие проростка семян фасоли

 

Проба №1

Проба №2

Проба №3

Проба №4

Проба №5

Прорастание

семян

+

+

+

+

+

Всхожесть семян

3

6

5

2

7

биомасса

4.820 г

5,280 г

5.950 г

3.685г

9.280г

Результаты: В ходе исследования установлено:

Семена фасоли, которые поливали водой из снега, взятого в лесном массиве – чистой зоне (образец №5) всхожесть семян составляет 70%, длина проростков до 10 мм.

Во всех остальных растворах образцов №1-4 всхожесть низкая от20 до 60%.

Но измерив биомассу фасоли красной можно сказать, что обнаруженные хлорид ионы в образцах 1-4 талой воды отрицательно влияют на рост и развитие растений.

Выводы: Реагенты, содержащие как обычную соль (хлорид натрия NаCl), так и другие хлориды, которые смешивают со снегом, влияют на рост и развитие семян, уменьшают их всхожесть и биомассу.

Поэтому весной, попадая вместе с водой в почву, они могут повлиять на рост и развитие растений, стекая с пешеходных дорожек на обочины.

Заключение

По результатам работы мы можем сказать, что наша гипотеза получила свое подтверждение. В перспективе изучить другие участки нашего поселения с применением противогололедных средств. Рассмотреть рельеф поселка и создать карту, где можно применять, а где нет

выводы.

По результатам опроса многие респонденты выбрали ответ - наиболее безопасен вариант «Лучше посыпать песком с солью, а то сплошная химия на дорогах". Обычная соль (хлорид натрия) действительно самое агрессивное средство среди хлоридов, которые топят лед. Эта соль при попадании в почву "засаливает" ее, разъедает металл. Поэтому мнение респондентов ошибочно и необходимо распечатать листовки, донести информацию на классных часах до обучающихся и их родителей о негативном влиянии ПГР.

Противогололедные реагенты работают, протекает физико-химический процесс взаимодействия соли со снежно-ледовой массой, то есть топят лед и только необходимо службам по дорожным нормам эту кашу в течение нескольких часов убирать.

Мы подтвердили, что противогололедные реагенты вредны для окружающей среды. Они замедляют рост растений, развитие корневых побегов, всхожесть семян, снижают биомассу. Мы понимаем, что не можем решить данную проблему глобально, но мы уже обратились ккомпании МП «Комплекс-Плюс»поселения с рекомендациями, что использовать чистую поваренную соль и реагенты на основе этой соли вредно и снег, загрязненный реагентами ни в коем случае нельзя складывать на газоны, а необходимо убирать, потому что рельеф поселка разнообразен и на некоторых участках вместе с талыми водами ПГР потекут и нанесут урон деревьям, растущим возле обочин.

Необходимо грамотно применять противогололедные реагенты, с учетом норм и инструкций. При должном внимании эту проблему мы сможем разрешить. Это поможет сохранить биоразнообразие наших городов и сел.

Источники:

Воробьев Л.А. «Химический анализ почвы» МГУ, 1998, 50-65 с.

Малинина М.С., Мотузова Г.В. « Методы получения почвенных растворов при почвенно-химическом мониторинге. Физические и химические методы исследования почв". МГУ, 1994, с.101-129.

МАДИ (ГТУ)(36), ООО ЭКЦ «ЭКОН» Справочник дорожных терминов, 20-23 с.

Мосин О.В. Статья об антигололедных средствах 2008, 12-15 с.

Перрин Д., Органические аналитические реагенты, пер. с англ., М., 1967, 30-32 с.

Химические реактивы и препараты, под общей ред. В. И. Кузнецова, М. — Л., 1953, 8-14 с.

«Эколого-гигиеническая оценка опасности антигололедных реагентов» А.Г. Стародубов, С.Б. Чудакова. Сборник докладов 4-ого Международного конгресса по управлению отходами, 2005, 20-32 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

Просмотров работы: 13