Работа на НПК младших школьников "Первые шаги в науку "Исследование снега в городе Чапаевске

государственное бюджетное общеобразовательное учреждение

Самарской области основная общеобразовательная школа №21

городского округа Чапаевск Самарской области

Окружной этап  научной конференции школьников

Секция «Экология»

Исследование снега в городе Чапаевске

                                                                               Автор:  Турдыбаева Дарья,

                                                                               ученица 4 класса

                                                                                           Научный руководитель:

                                                                                   Суровушкина М.Ю.

                                                                         Консультант:                                    

                                                                                            Елизарова А. И.

                                                                                            учитель биологии

г. о. Чапаевск, 2014 год

СОДЕРЖАНИЕ

Введение………………………………………………………………………….. 3

1. Обзор литературы

1.1. Общая характеристика  снега………………………………………………5

1.2. История исследования талой воды……………………………………..… 6

1.3. Типы снега……………………………………………………….…….…… 7

1.4. Снег как индикатор загрязнённости атмосферного воздуха ……..…….. 8

2. Экспериментальная часть

2.1. Методика и материалы исследования……………………………………. 10

2.2. Результаты исследования…………………………………………………. 12

2.3. Выводы………………….………………………………………………….. 13

Заключение……………………………………………………………………… 13

Список литературы……………………………………………………………..  14

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы

Экологическая ситуация во многих регионах Земли, в том числе и в России, не может считаться благополучной. В ХХ веке человек активно вторгался в естественные процессы всех оболочек Земли: добывал миллионы тонн полезных ископаемых, вырубал тысячи гектаров леса, загрязнял воды океанов и рек, выбрасывал в атмосферу тонны различных веществ. Хозяйственная деятельность человека привела к нарушению равновесия в природе, к таким экологическим сдвигам, которые могут оказаться необратимыми.

 Большой проблемой  остается необходимость сохранения чистоты атмосферного воздуха. 30% заболеваний граждан непосредственно связаны  с загрязнённостью воздуха. Загрязнённая экология даёт около 10% дополнительной смертности населения. В целом по стране это 40 тысяч человек в год. Целый город. Особую тревогу вызывает тот факт, что в стране растёт число энергетических установок, использующих уголь. Их выбросы вызывают различные болезни - от астмы до рака лёгких. Очень сильно загрязняет атмосферу автомобильный транспорт – отработанными газами, картерными углеводородами, испарениями из бака, карбюратора и трубопроводов.

Мы жители города Чапаевска и нам всегда интересна экологическая обстановка в нашей малой Родине. В связи с тем, что у нас нет специального оборудования, мы можем поставить опыты, лишь на некоторых объектах нашего города. Одним из таких объектов, нас заинтересовал снег. Ведь снег это достаточно простой и доступный материал исследования для каждого из нас.

        Не следует забывать, что атмосферный воздух является самой важной жизнеобеспечивающей природной средой. Результаты исследований, выполненных в России и за рубежом, показали, что между здоровьем населения и качеством атмосферного воздуха наблюдается тесная связь. Снег является накопителем загрязнений, поэтому позволяет оценить степень загрязнения атмосферы.

Цель

Изучить физические свойства снега, взятые в различных местах города Чапаевска.  

Задачи:

1) проанализировать имеющуюся литературу о свойствах и происхождении снега;

2) используя научные данные, изучить методы исследования снега и талой воды;

3)  провести исследование экологического состояния снега, взятого из разных мест города Чапаевска;

4) сравнить имеющиеся пробы снега между собой.

Объект исследования:   снег, взятый из разных участков города Чапаевска.

Гипотеза: зависит ли степень загрязнённости снега в разных местах нашего города.

Предмет исследования: талая вода, полученная из проб снега.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Общая характеристика снега

Снег - это вид осадков атмосферы Земли в форме кристаллических водяных льдинок, называемых снежинками. Снег образуется, когда температура воздуха равна или ниже 0 градусов по Цельсию, и в воздухе присутствует достаточное количество влаги. Снег может пойти даже при очень низкой температуре, пока есть любой источник влажности и способ охлаждения воздуха. Верно, однако, что самые сильные снегопады происходят при относительно высокой температуре воздуха: -9 градусов Цельсия или еще теплее - так как воздух при более высокой температуре содержит больше водного пара.

         Снег является сыпучим, гранулированным веществом, так как состоит из мелких частиц льда. Если он не уплотнен в результате внешнего воздействия (ветер, дождь и т.д.), по своей структуре снег является мягким и податливым материалом.

Температура на поверхности снега находится под контролем температуры воздуха. Чем холоднее воздух, тем холоднее будет слой снега на глубину от 20 до 40 сантиметров. Снег у поверхности земли в глубоком сугробе теплее, потому что близок к теплой земле. Тепло земли накапливается в течение всего лета, сама земля остывает медленно, потому как снег является хорошим "изолятором" и способствует сохранению тепла земли даже в самый лютый мороз. Снежный покров может защитить зерновые культуры от холода.

Содержание воды в снеге имеет гораздо больший диапазон, чем думает большинство людей. Десять сантиметров снега может содержать от 0,1 до 4 сантиметров воды, в зависимости от его кристаллической структуры, скорости ветра, температуры и других факторов.

Свежий снег поглощает звук, снижая воздействие внешнего шума на пейзаж, потому что пузырьки воздуха между снежинками ослабляют вибрации.  Прогулки по снегу при низких температурах вызывают скрип.

1. 2. История исследования талой воды

История талой воды уходит в далекое прошлое. Люди давно заметили, что талая и ледниковая вода обладает целебными свойствами. С давних пор талая вода и ледниковая вода широко использовались в народной практике. Талая вода считается хорошим народным средством для повышения физической активности организма, особенно после зимней спячки. Сельские жители заметили, что животные пьют эту воду; как только на полях начинают сходить снега, домашний скот пьёт из лужиц талой воды. На полях, где скапливаются талые воды, урожай богаче.

Вода является непременным элементом всех протекающих в организме жизненных процессов, и чистота ее непосредственно сказывается на качестве этих процессов. Существуют данные, что люди, постоянно употребляющие чистую талую воду, например, жители гор, живут гораздо дольше городских.

Своим свойствам талая вода обязана структуре. Считается, что талая вода после таянья льда имеет определённую структурированную кластерную структуру. Молекулярная масса парообразной воды равна 18 ед. Но молекулярная масса жидкой воды, определяемая путем изучения ее растворов в других растворителях оказывается более, высокой. Это происходит из-за того, что в жидкой воде происходит ассоциация отдельных молекул воды в более сложные агрегаты (кластеры). Такой вывод подтверждается и аномально высокими значениями температур плавления и кипения воды. Ассоциация молекул воды вызвана образованием между ними водородных связей.

Зимой, когда вода замерзает, она приобретает особую, структурированную льдоподобную структуру, которая надолго сохраняется в талой воде. А потом в доли секунды разрушается, и вновь воссоздается такой же, так как структура воды обладает определенной информационной памятью. Сходные свойства и структурированность вода приобретает, проходя через мощные магнитные или электрические поля.

Талая вода при таянии льда сохраняет температуру 0 °С, пока не растает весь лёд.

Талая вода отличается от обычной изобилием кластеров и центров кристаллизации, в которых в течение некоторого времени сохраняются рыхлые льдоподобные структуры. После таяния всего льда температура воды повышается и водородные связи внутри кластеров перестают противостоять возрастающим тепловым колебаниям атомов. Размеры кластеров изменяются, и поэтому начинают меняться свойства талой воды: диэлектрическая проницаемость приходит к своему равновесному состоянию через 15-20 минут, вязкость - через 3-6 суток. Биологическая активность талой воды спадает, по одним данным, приблизительно за 12-16 часов, по другим - за сутки. Физико-химические свойства талой воды самопроизвольно меняются во времени, приближаясь к свойствам обычной воды: она постепенно как бы забывает о том, что еще недавно была льдом.

Существуют предположения о том, что талая вода обладает некоторой особой внутренней динамикой и особым биологическим воздействием, которые могут сохраняться в течение длительного времени (В. Белянин, Е. Романова,).

1. 3. Типы снега

Типы снега можно обозначить через форму хлопьев, скорость накопления и способы скопления его на земле. Виды снежных осадков, которые, из-за циклов таяния и замораживания, падают в виде шариков, а не хлопьев, известны как крупа. После того как снег оказывается на земле, он может быть классифицирован как порошкообразный, когда он ещё пушистый, гранулированный, когда он прошёл цикл плавления и замораживания, и в конце концов — как превращённый в плотный лёд после уплотнения и дрейфа вниз в многократных циклах таяния и замораживания. Лыжники и сноубордисты разделяют выпавший снег на целяк, круд, наст, снежную кашу и лёд. Когда снег порошкообразный, то он под воздействием ветра может создавать снежные заносы вдали от места, первоначального выпадения, формируя высокие сугробы или снежные ямы глубиной в несколько метров.

1. 4. Снег как индикатор загрязнённости атмосферного воздуха

Современный город – сложный комплекс предприятий, объектов, жилых массивов, учреждений, зон отдыха и транспорта. Для городов характерно сильное загрязнение атмосферного воздуха, которое зависит от размеров города, развития промышленности и количества транспорта.

Природные условия также влияют на степень загрязнения. Летом циркуляция воздуха выше, деревья улавливают листьями и накапливают в них загрязняющие частицы. Физические и химические загрязнения растворяются за счёт различных видов осадков: дождя, мороси, росы или тумана. Растворённые в воде, они впитываются в почву и невозможно увидеть интенсивность загрязнения. Зимой же такие выбросы осаждаются осадками в виде снега, и можно увидеть «след», оставляемый загрязнениями. Отсюда можно сделать вывод о том, что снег – чуткий показатель загрязнённости воздуха.

Следует также отметить, что при образовании снежинок в кристаллы уже попадает пыль и копоть из атмосферы. Когда снежинки приземляются на поверхность, то захватывают и различные примеси. Количество примесей зависит от степени загрязнённости атмосферы в том или ином месте. На землю снег попадает уже в значительной степени загрязнённый.

Особо выделим снег у автотрасс, поскольку множество школ города находится на недостаточном расстоянии от магистралей, а движение на них интенсивное. В выхлопных газах автомобилей содержится более сорока химических элементов и большинство из них токсичны. Особенно опасен свинец, а следы его находятся на расстоянии 100 метров от асфальтовой полосы. В снегу близ дороги обычно отмечается повышенное содержание никеля, цинка и других металлов. А ведь у дороги играют дети, строят снежные фигуры, зачастую берут снег в рот!

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Методика и материалы исследования

Экспериментальная часть работы осуществлялась в г. Чапаевске Самарской области. Для данного исследования мы взяли 4 пробы снега:

Проба №1. Снег с опушки лесополосы, за поселком Садово-Дачный г. Чапаевска.

Проба №2. Снег вблизи железнодорожных путей станции «Томылово» г. Чапаевска.

Проба №3. Снег возле ГБОУ ООШ № 21 г. о. Чапаевск Самарской области.

Проба №4. Снег возле своего дома  по центральной улице Ленина.

Эксперимент представляет собой ряд последовательных опытов с каждой пробой снега.

Исследование № 1. Определение внешнего вида снега

Перед отбором образца снега поверхность снежного покрова осматривалась на определение внешнего вида снега. Цвет может быть - белый, светло серый, серый, грязный или другой. Так же определялось чем обусловлен цвет снега – пыль, песок, гарь, копоть.

Исследование № 2. Прозрачность воды

Суммарное количество взвешенных частиц в воде влияет на ее прозрачность.

Чтобы определить прозрачность воды следует:

- Налить в стеклянную емкость талую воду.

- На столе разместить газетный текст стандартного шрифта.

- Емкость с водой находится над текстом на высоте 5 см.

- Прочитать текст сквозь водяной столб.

Прозрачность исследуемой воды оценивается по одной из трех характеристик: прозрачная, малопрозрачная, непрозрачная.

Исследование № 3. Органолептический анализ

Запах воды

Для определения запаха талой воды взять 500 мл при комнатной температуре, налить в колбу с широким горлом, накрыть стеклом и встряхивать вращательными движениями. Открыв стекло, быстро определить запах. Для определения интенсивности запаха, колбу накрыть стеклом, нагреть на водяной бане до температуры 60 градусов и определить интенсивность запаха.

Исследование № 4. Цвет воды

Для описания цвета воды используют обычные ее названия: бесцветная, светло-желтая, зеленая, светло-зеленая, бурая и т.д.

Пробу воды наливают в прозрачную посуду. В качестве контроля используют цилиндр, заполненный на ту же высоту чистой водой. Затем оба цилиндра рассматривают сверху на белом фоне при рассеянном дневном освещении.

Исследование № 5. Наличие осадка

А) Для определения осадка воду отстоять в течение суток, определить, образуется ли осадок после отстаивания воды. Если осадок образуется, то его интенсивность, чем обусловлен осадок, цвет осадка.

Б) Воду взболтать, профильтровать и сравнить фильтр на цвет и наличие примесей на фильтре.

2.2. Результаты исследования

Результаты исследования представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Анализ снега

2.3. Выводы

При проведении опытов было выявлено, что с виду снег может выглядеть чистым, но если дать ему растаять и отстояться, то впечатление окажется обманчивым. В талой воде можно обнаружить много разных включений: песчинок, крупинок, волос, сажи, пыли, грязи и так далее.

В результате эксперимента можно сделать вывод, что самый загрязненный снег возле железных дорог и улиц с проезжей частью.

Это еще раз доказывает, что при образовании снежинок, все атмосферные включения, в том числе и негативные, попадают и оседают потом вместе со снегом, таким образом, количество примесей зависит от степени загрязнённости атмосферы в том или ином месте.

Заключение

        Снег возле железных дорог и улиц с проезжей частью города Чапаевска является очень загрязненным, а так как снег является индикатором загрязненности атмосферного воздуха, возможно, и атмосфера в данных районах является неблагополучной. Скорее всего, основными источниками загрязнения снега в этих районах является автомобильный транспорт и сажа, которая является продуктом горения топлива. Я думаю, что для улучшения качества атмосферного воздуха необходимо озеленять эти территории, особенно центральную улицу города – улицу Ленина.

Список литературы

1.  Ауст З. Погода. Дождь и снег. – М.: Слово, 1989.

2. Крепких Т.А., Нарушевич А.Г., Нарушевич И.С., Соболева О.Л. Универсальный словарь русского языка. – М.: АСТ-ПРЕСС, 2009, с.599.

3. Снег. // http://snow-1.ru

4. Мосин О.В.,  Игнатов. И. История исследования талой воды. // http://www.o8ode.ru/article/tawa/The_history_of_research_of_melt_water

5. В. Белянин, Е. Романова. Жизнь, молекула воды и золотая пропорция. –  “Наука и жизнь”, № 10 –  2004.

6. Типы снега — различные типы снега от целяка до льда. // http://snowboard.com.ua/school/473-tipy-snega-razlichnye-tipy-snega-ot-celjaka-do-lda.html

7. Типы снега. // http://glader.ru/content/snowtypes.htm

8. Виды снега. // http://www.topsnow.ru/type_snow.html

9. Научно-практическая конференция «Умники и умницы». // http://ctcentr.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=17:snow&catid=3&Itemid=33&showall=1&limitstart=

10. Зюзин Роман. «Исследование качества воды открытого и закрытого водоема». // http://be.convdocs.org/docs/index-102779.html

11. Першин М., Ордынская М., Собе-Панек М. Хочу всё знать. Энциклопедия. – М.: Астрель, 2007.

12.  http://ru.wikipedia.org/wiki/%D1%ED%E5%E3

13. Ликум А. Всё обо всём. Энциклопедия для детей. – М.: Астрель, 1994, с.