Проект "Химия зимних дорог"

Юлия

 Актуальность исследования

В  последние годы в г. Казань особо актуальными остаются вопросы озеленения и защиты окружающей среды. Нынешней осенью в рамках проекта «Зеленый рекорд» в Казани высажено около 48 тысяч деревьев и 20 тысяч корней кустарника. Большинство этих деревьев заменили многолетние посадки вдоль дорог. Что же можно сделать для того, чтобы результаты проделанной работы уже весной радовали жителей города?  Мы  задались вопросом какие факторы могут пагубно повлиять на адаптацию  и рост зеленых насаждений.

Цель исследовательской работы состояла в :

• Выявлении влияния  противогололедных реагентов  на рост и развитие  растений ;
• Определение состава ПГР;
•  Измерение  температурных пределов действия, плавящей способности;
• Изучение действия ПГР на различные поверхности

Ангелина

Задачи исследования:

1.  Изучение литературы и  истории использования противогололедных реагентов в  Казани
2. Описание влияния  реагентов на прорастание и рост семян пшеницы и овса
3. Проведение качественного анализа состава реагентов
4. Изучение действия ПГР на бетон и металлические поверхности
5. Интерпретирование результатов и подведение итогов

Наблюдая за технологией уборки снега с дорог, мы заметили что, снег, перемешанный с реагентами часто убирается в край дороги или разбрызгивается  на газон. Весной при таянии снега реагенты проникают в почву. Если в их составе содержатся вещества,  подавляющие рост и развитие растений, то это отразится как на травах, так и на молодых деревьях.

Юлия

В Казани до 2011 года в качестве противогололедных реагентов использовали  только соляно-песчаную  смесь, начиная с 2011 стали применять Бионорд. В зависимости от ряда факторов, таких как: толщина ледяного покрытия, температура окружающей среды, продуваемость ветром, соотношение песка и соли в составе пескосоляной смеси может быть различным. Начиная от 10%, вплоть до 50% соли. Наиболее стандартным, считается пропорция 30/70 %  

Для нынешнего сезона Казань снова закупила современные реагент «Бионорд Он прекрасно зарекомендовал себя в прошлом году во многих городах России.

В некоторых статьях о ПГР встретили высказывания, что Б. может содержать радиоактивный калий.

 Изучили инструкцию по применению реагента Бионорд:

Противогололедные материалы «Бионорд» представляют собой полностью растворимые  гранулы неправильной формы, позволяющим плавить снежно-ледяные отложения при отрицательных температурах (до -30ОС)  в сочетании с позитивным  воздействием на почву и растительность, а так же минимизированным воздействием на металл, асфальтобетон, обувь и меховые изделия. Рекомендуемая средняя норма расхода твердых ПГМ с применением машин для обработки ПГМ- 42гр/кв.м.

Нормы распределения ПГР Бионорд в зависимости от температуры воздуха представлены на слайде.

Ангелина

Первый  этап нашего исследования - это выяснение влияния  ПГР на растения

Так  как мы не имели возможность изучить влияние ПГР на деревья и кустарники, для исследования мы выбрали семена  растений семейства злаковых. Это семена пшеницы и овса. После посадки семян их поливали растворами противоголедных реагентов определенной концентрации через каждые 2-3 дня. Исследовали влияние растворов двух типов солей на  всхожесть, скорость роста, цвет листьев, развитость корневой системы растений. Для этого  проводили многократное измерение роста стеблей, описывали изменения внешнего вида растений и эти данные вносили в протокол. С целью сравнения в качестве контроля первый образец семян поливали водой.

Юлия

На слайде представлены результаты измерений на 10-й день после посадки семян.

Исходя из данных таблицы 2  можно сделать вывод, что полив раствором соляно-песчаной смеси (СПС) на всхожесть семян практически не влияет, а при поливе раствором Бионорда (Б) всхожесть при концентрации 200 г на 1литр  составляет  0%; при поливе 20% раствором СПС наблюдалось замедление ростовых процессов.

Данные  табл.3 и табл.4 подтверждают, что дальнейший полив 20% раствором СПС, который содержит NaCl, тормозит ростовые процессы. Это скорее связано с изменением сосущей силы корней, т.е. нарушением баланса между осмотическим  и  тургорным давлением.

. У  растений, политых раствором СПС ,  изменения в окраске листьев не наблюдались, но листья на второй день после полива становились  вялыми.

После получения предыдущих результатов сравнили развитость корневой системы. Корневая система  растений, политых водой - хорошо развита, корневые чехлики были светло желтого цвета; политых СПС - развита слабо, корневые чехлики имели коричневую окраску;  политых Б.  корни сгнили.

С помощью специальной аппаратуры измерили радиоактивность солей, в обоих образцах радиоактивный фон не превышен.

Ангелина

Целью следующего этапа исследование было - определение при каких         концентрациях солей в растворе  они не будут пагубно влиять на всхожесть.

Исходя из данных предыдущего этапа концентрацию  Б. уменьшили, СПС - увеличили.

Зависимость всхожести от концентрации растворов солей  представлено на слайде.

• В В ходе исследования было выяснено, что и соляно-песчаная смесь, и Бионорд отрицательно влияют на растения.
• Пагубное влияние Бионорда при одинаковых концентрациях солей выражено сильнее.
• Но при соблюдении нормы распределения  можно уменьшить это влияние.
•  Решением проблемы сохранения города чистым и зеленым видим в соблюдении норм и вывозе снега, смешанного с реагентами до его таяния в плавильные бункеры

Юлия

Следующим этапом исследования было качественное определение основных компонентов в составе растворов. Мы провели качественные реакции на наличие анионов: SO42- ,  Cl- , Br- , J-, PO43-

и катионы: Ba2+ ,  Fe2+ ,  Fe3+ , Са2+   ,Al3+.

Определили, что в составе СПС содержатся ионы натрия и хлора. Кислотность среды равно 5.

В составе Бионорда содержатся ионы кальция, хлора.  Кислотность среды равно 6.

Для качественноно определения содержания ионов хлора использовали реактив Толленса (аммиачный раствор оксида серебра). Качественным признаком является выпадение белого осадка. Натрий окрашивает пламя в желтый цвет, кальций-в кирпично-красный.

Ангелина

После выяснения основных компонентов в составе реагентов мы задались вопросом, как влияют данные компопненты на различные поверхности. Особенно актуальным был вопрос, не приводят ли реагенты к разрушению асфальтобетона и коррозии металлических покрытий (автомобили, крышки канализационных люков, трубы, мосты и др. ) для выяснения данного вопроса заложили опыт.

Опыт №1. Влияние растворов ПГР на металлические поверхности

МЕТОДИКА: 1)приготовили 10%, 20%, 30% растворы соляно-песчаной смеси и Бионорда;

2)Для имитации металлических поверхностей взяли гвозди. Определили массу каждого железного и оцинкованного гвоздя;

3)Налили каждый раствор в 2 пробирки до ¾ части;

4)Опустили в каждую пробирку по железному и оцинкованному гвоздю;

5) в качестве контроля  по одному гвоздю опустили в воду.

Вели наблюдения, через месяц измерили массу гвоздей.

Результаты представлены на слайде в табл. 6  исходя из этих данных можно сделать вывод.

1)Оцинкованные гвозди менее подвержены коррозии чем железные;

2)Бионорд обладает менее коррозирующими свойствами, чем СПС и вода.

Юлия

5. Измерение  температурных пределов действия, плавящей способности

МЕТОДИКА:

 1)заполнили 5 пробирок  водой по 8мл;

2)Прикрепили пробирки к стеклу окна с наружной стороны

3) Взвесили  ПГР по 1г и 0.5г

4) После замерзания воды насыпали в пробирки навески

5) 5-я пробирка -контроль

Зависимость глубины таяния снега от количества реагентов при определенной температуре воздуха

Выводы:    1) границы действия реагентов зависят от количества реагентов на  кв. м. и от температуры воздуха;

2) Границы действия реагента Бионорд лежат в широком интервале от 0 ОС до -28ОС из расчета 0.5 г на 1 см2;

3) Границы действия соляно-песчаной смеси находятся в интервале от 0 ОС до -12ОС из расчета 0.5 г на 1 см2;

Ангелина

Плавящая способность

Задача:  определить за какое количество времени реагенты могут расплавить определенное количество льда

 МЕТОДИКА:

1. В пробирки налили по 2.5 мл воды и заморозили;
2. Взвесили навески по 0.5 г высыпали в пробирки;
3. Вели наблюдение, отметив время начала опыта  

Выводы:

1) Бионорд почти в 2 раза эффективнее   чем СПС;

2) Эффективность Бионорда объясняется наличием в составе хлорида кальция

В результате нашего исследования была подтверждена гипотеза о том , что  ПГР содержат в своем составе компоненты ,  нарушающие нормальную  жизнедеятельность растений.  Более того  соли в составе СПС   ускоряет коррозию металлических поверхностей. А  соли в составе Бионорда замедляют процесс коррозии.   Несмотря на данные минусы реагентов, невозможно  полностью отказаться от них.

          Решением проблемы сохранения города чистым и зеленым видим в соблюдении норм и вывозе снега, смешанного с реагентами до его таяния в плавильные бункеры

Юлия

Выводы по всей работе:

• 1)ПГР  Бионорд эффективнее  чем СПС, что выражается в плавящей способности,  глубине проникновения и температурных интервалах действия ;
• 2)При одинаковых концентрациях  двух реагентов СПС оказывает на растения менее губительный эффект;
• 3)Основными плавящими компонентами в реагентах являются CaCl 2  и  NaCl
• 4)Быстрое разрушительное действие на бетон у обоих реагентов не обнаружено, но высока коррозионная активность реагентов, что объясняется содержанием в их составе хлоридов;