Исследования воздушной среды города Ногинска

Московская область, г. Ногинск

МБУ ДО «Городская станция юных туристов»

тема:

Исследования

воздушной среды города Ногинска

Авторы:

учащиеся учебной группы

«Юные исследователи природы»

МБУ ДОД «Городская станция

юных туристов» г. Ногинска

Руководитель:

Смирнова Екатерина Владимировна –

педагог дополнительного образования

 МБУ ДО СЮТур

Ногинск, 2017

ОГЛАВЛЕНИЕ:

ВВЕДЕНИЕ

Поговорка «необходим как воздух» не случайна. Народная мудрость не ошибается. Без пищи человек может прожить 5 недель, без воды – 5 суток, без воздуха – не более 5 минут.

Ногинский район находится на востоке Московской области. В  районе достаточно развитая промышленность, интенсивное автомобильное движение, частыми стали автомобильные пробки. Ежедневно в атмосферу нашего города выбрасываются килограммы загрязняющих веществ (пыль, сажа, выхлопные газы и т.д.). Загрязнение воздуха отрицательно сказывается на состоянии здоровья человека, на животных и растениях, на состоянии экосистем.            

Целью нашей исследовательской работы является экологическая оценка состояния  воздушной среды в северной части города Ногинска.

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

• Изучение степени загрязненности воздуха городским автотранспортом;
• Исследование уровня загрязнения воздуха методами биоиндикации (по хвое сосны, методом флуктурирующей асимметрии листьев березы повислой);
• Изучение степени запыленности воздуха;
• Исследование снега – индикатора экологического состояния атмосферы;
• Составление карты загрязнения воздуха на исследуемой территории;
• Оформление экологического проекта.

Данная работа представляет собой мониторинговые исследования трех лет, она  выполнялась учащимися группы «Юные исследователи природы» МБОУ ДОД «Городская станция юных туристов» в течение 2016-2017 года. Камеральные работы проводились на базе экологической лаборатории МБУ ДО СЮТур.

МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ

Изучение уровня загрязнения воздуха по автотранспорту

(С.Е.Мансурова, Г.Н. Кокуева)

1. На исследуемой территории  выбрать две или три улицы с разной интенсивностью автомобильного движения.
2. На каждой из них определить участок дороги, протяженностью примерно 100 м.
3. Подсчитать число единиц автотранспорта, проходящего по участку за 15 мин. Умножив полученное число на 4, можно узнать их численность за час (N).
4. Рассчитать общий путь (S), пройденный всеми за 1 ч. S = N x 100 м.
5. Рассчитать количество топлива, сжигаемое двигателями автомашин ®.  R = S x K, где К – расход топлива на 1 км пути в литрах, для бензиновых двигателей он примерно составляет 0,1 л, для дизельных – 0,4.
6. Рассчитать количество выделившихся вредных веществ на выбранном вами участке дороги по бензину. Для этого необходимо воспользоваться такими данными: при сгорании топлива, необходимого для пробега 1 км, выделяется 0,6 угарного газа, 0,1 углеводородов, 0,04 диоксида азота. При сгорании дизельного топлива вредных выбросов выделяется в 4 раза меньше.
7. Сделать вывод об уровне загрязнения воздуха по автотранспорту. [2]

Оценка загрязнения воздуха по состоянию хвои сосны

(С.Е. Мансурова, Г.Н. Кокуева)

 Оборудование: лупа, ванночка, линейка, пинцет.

1. Выбрать несколько молодых сосен и осмотреть их хвою на побегах предыдущего года.
2. Определить класс повреждения и усыхания хвои.

Классы повреждения хвои:

1 – хвоинки без пятен; 2 – хвоинки с небольшим числом мелких пятен; 3 – хвоинки с многочисленными черными и желтыми пятнами, мелкими и крупными.

Классы усыхания хвои:

1 – нет сухих участков; 2 – усохли кончики хвоинок на 2-5 мм;

3 – усохла треть длины хвоинок; 4 – вся хвоинка желтая или более половины  ее сухая. [2]

Метод изучения флуктуирующей асимметрии

листьев березы повислой

Объект исследования – береза обыкновенная. Листья должны быть примерно одинаковых, средних размеров, и находится в одной части кроны растения. Материал можно собирать с июля по сентябрь.

 Для ведения мониторинга имеет смысл отбирать листья с деревьев, находящихся на разном удалении от источника загрязнения, желательно по 10 листьев с 10 деревьев в каждой точке отбора.

После того, как материал собран, проводится измерение следующих параметров на левой и правой половинах листа березы: ширина половинок листа, длина второй от основания листа жилки, расстояние между основаниями первой и второй снизу жилок.

 Результаты измерений заносятся в таблицу. Чем больше различия между правой и левой половинками листа, тем больше уровень загрязнения. [3]

Изучение степени запыленности воздуха

Оборудование: тетрадь, прозрачная клеящая пленка (скотч), листья широколиственных деревьев.

Ход работы: в исследуемых  точках   взять листья с деревьев, расположенных на различном расстоянии от автострады.  Листья приложить к клеящейся ленте верхней стороной листовой пластины. На ленте остается отпечаток листа со слоем пыли, ленту приклеить  на лист белой бумаги. Сравнить степень запыленности листьев в исследуемых точках. [3]

Снег – индикатор загрязнения воздуха

(Т.Я. Ашихмина)

Отбор пробы: Анализ снегового покрова следует проводить один раз в конце зимнего сезона. Снег нужно брать по всей глубине его отложения в стеклянные банки (удобнее в трехлитровые). Сразу после таяния пробы, когда температура талой воды сравняется с комнатной, проводят ее анализ на следующие компоненты: соединения азота, сульфаты, некоторые тяжелые металлы, общее солесодержание, наличие нерастворимых веществ.

Определение рН

Определяется визуально-колориметрическим способом при помощи раствора универсального индикатора. Колориметрическую пробирку сполоснуть анализируемой водой. В пробирку налить 5 мл пробы. Добавить пипеткой-капельницей 3-4 капли раствора универсального индикатора, перемешать. Окраску сразу же сравнить с контрольной шкалой, выбирая ближайший по характеру окраски образец шкалы.

Обнаружение катионов свинца.

Отобрать 20 мл пробы, добавить 1 квадратик реактивной смеси и перемешать в течение 1-2 минут. Сложить индикаторную бумагу вдвое и зажать ее в тест-устройстве. Набрать в шприц полученный раствор и пропустить его через тест-устройство со скоростью 1-2 капли в секунду. Не допускать прорыва индикаторной бумаги. Разобрать тест-устройство, разрезать пополам вторую от шприца реакционную бумаги, приложить ее к цветовой шкале и сравнить окраску сегмента. [1]

Методика биотестирования  снега

Оборудование: одинаковые по размеру семена одного урожая фасоли, чашки Петри, пробы снега, дистиллированная вода.

Индикатором загрязнения окружающей среды служит  снег. Вредные вещества, выбрасываемые промышленными предприятиями, автомобильные выхлопы и др. накапливаются в снегу. Снег можно исследовать также как и воду. Для этого пробу снега сначала растапливают, а затем проводят исследования по всем показателям. Для биотестирования взять пробы снега примерно по 20 г из разных участков города. Принести снег в помещение и растопить его. Поместить по 5 семян  в предварительно простерилизованные чашки Петри и налить на дно каждой из них талую воду. На чашках Петри подписать места отбора проб. В качестве контроля использовать дистиллированную воду. Наблюдать за семенами в течение 10 дней. Не дать семенам высохнуть, ежедневно добавлять в чашки талую воду из соответствующей пробы. Результаты наблюдений заносить в таблицу. По скорости роста и вегетативной мощности сделать вывод о степени общей химической токсичности снега в различных участках города.

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ

Ногинский район расположен на востоке Московской области, центр района – город Ногинск. В районе действуют несколько предприятий легкой промышленности. Мы живем и учимся в северной части города Ногинска. В данном микрорайоне нет промышленных предприятий, но беспокоит значительное количество единиц автотранспорта на дорогах. Поэтому мы решили провести данное исследование.

Для определения уровня загрязнения воздуха  в северной части города мы выбрали несколько улиц: Улица Чапаева,  Улица Ильча, Ул. Ремесленная,  Улица Самодеятельная,  Улица Текстилей,  Улица Советской Конституции,  Улица Декабристов.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Свои исследования мы начали с изучения степени запыленности воздуха на выбранных улицах города Ногинска. Метод липкой ленты показал, что значительная запыленность воздуха на улицах Советской Конституции, Декабристов и Текстилей. Мы решили подтвердить свои данные, изучив запыленность воздуха по другой методике. Для этого мы разместили специальные «ловушки» пыли в выбранных точках на сутки. После снятия ловушек рассмотрели пылевые частицы под микроскопом, при этом подсчитали их количество и определили размер. Оказалось, что большее количество пылинок и достаточно крупных размеров  нами было собрано при помощи ловушек на улицах Текстилей, Декабристов, Советской Конституции. Обе эти методики исследования запыленности воздуха дали схожие результаты.

Основным источником загрязнения воздуха в нашем городе является автотранспорт. Мы определили степень загрязнения воздуха на изучаемых улицах методом подсчета автотранспорта и подсчитали  количество вредных выбросов (угарного газа, диоксида азота, углеводородов), выделяемых машинами в атмосферу.

Таблица 1. Результаты исследования воздуха методом подсчета автотранспорта

По нашим данным  наибольшее количество машин наблюдается на автострадах улиц Декабристов, Текстилей и Советской Конституции, соответственно именно в данных точках исследования в атмосферу города выделяется наибольшее количество загрязняющих веществ. Меньше всего единиц автотранспорта мы наблюдали на улице Чапаева на окраине города, поэтому заключаем, что согласно методике подсчета автотранспорта воздух в данном микрорайоне города наименее загрязнен.

Наиболее точные данные о состоянии окружающей среды мы получаем, используя методики биоиндикации, так как живые организмы наиболее чувствительны к загрязнению. Мы собрали пробы хвои на улицах Советской Конституции, Текстилей, Самодеятельной, Ильича. На улицах Декабристов и Ремесленной пробы взять не удалось, так как на данных участках не растут сосны.

Таблица 2. Результат исследования воздуха

методом биоиндикации по хвое сосны

По результатам наших исследований по хвое сосны  воздух в точках отбора проб загрязнен слабо, хотя эти данные не всегда  сходятся с результатами, полученными по другим методикам.

        Для уточнения этих результатов мы использовали в своей работе метод изучения флуктуирующей асимметрии листьев клена. По результатам исследования мы заключаем, что на улицах Чапаева, Ильича, Ремесленной, Самодеятельной слабое загрязнение воздуха, на улицах Советской Конституции, Текстилей и Декабристов – умеренное загрязнение. Эти данные совпадают с результатами исследования методом подсчета автотранспорта, изучением запыленности и хвои сосны. Хотя в нашей работе мы использовали листья клена, а не листья указанной в методике березы повислой, предполагаем, что в наших данных  есть погрешность.

Таблица 3. Результат исследования воздуха методом

изучения флуктуирующей асимметрии листьев клена

В литературе мы прочитали, что кислотность атмосферных осадков дает информацию о степени загрязнения воздуха. В нашем случае объектом изучения был снег на исследуемых улицах. Снеговой покров накапливает в своем составе практически все вещества, поступающие в атмосферу. В связи с этим  снег можно рассматривать как своеобразный индикатор чистоты воздуха.

В зависимости от источника загрязнения изменяется и состав снегового покрова. Информативным является  показатель рН снеговой воды:  5,5-5,8 –  незагрязненный снег; более щелочной показатель – вблизи металлургических заводов, около ТЭЦ, котельных (это связано с выпадением зольных частиц, содержащих соединения гидрокарбонатов калия, кальция, магния); более кислый показатель – вдоль автомобильных трасс, в местах выбросов промпредприятиями продуктов сгорания с преобладанием оксидов серы, азота, углерода (это свидетельствует о кислотности осадков).

Мы измерили рН снеговой воды, полученной при таянии снега, отобранного на исследуемых улицах.

        Таким образом, незагрязненный снег нами был обнаружен только на улице Чапаева и ул. Ремесленная (близок к показателю нормы). На всех остальных исследуемых улицах снеговая вода имеет рН более щелочной показатель, что свидетельствует о загрязнении атмосферы  зольными частицами. Действительно, на улицах Текстилей и Самодеятельная вблизи точек отбора проб снега находятся котельные, так что наше предположение о подобном загрязнении атмосферы имеет подтверждение.   Вдоль улиц Ильича,  Советской Конституции и Декабристов находятся частные дома, многие из которых отапливаются с помощью печи, поэтому присутствие золы в снеге в данных участках города тоже объяснимо.

        Мы провели исследование снега на наличие свинца. Свинец – канцерогенное вещество, тяжелый металл, который губителен для живых организмов. Нами он был обнаружен только в пробах снега, взятых с улицы Декабристов и улицы Ремесленной.  Свинец попадает в окружающую среду с выбросами автотранспорта, двигатели которых работают на этилированном бензине. Но в последние годы в Московской области запрещено добавление тетраэтилсвинца в бензин для повышения его октанового числа. Но нам известно, что свинец, попавший в окружающую среду, сохраняется там более ста лет. Поэтому наш анализ не позволяет точно утверждать, что выявленный нами свинец представляет собой свежее загрязнение.

Таблица 4. Изучение рН снеговой воды  на исследуемых улицах

Как мы видим, используемые в проекте методы исследования дают сходные результаты.

ВЫВОД

1. Воздух в северной части города Ногинска слабое и умеренное загрязнение воздуха.
2. Наибольшее количество вредных выбросов в атмосферу наблюдается на улицах Декабристов, Текстилей и Советской Конституции.
3. Основным загрязнителем воздуха в городе Ногинске является автотранспорт.

НАШИ ПРЕДЛОЖЕНИЯ

Так как основным источником загрязнения воздуха по нашим данным в Ногинске является автотранспорт, мы считаем необходимым: высаживать растения-пылепоглотители и поглотители тяжелых металлов вдоль городских автострад; перенести вокзал на окраину города; на некоторых участках дорог поставить щиты, защищающие от пыли и шума; установить фильтры на выхлопные трубы автомобилей.

ЛИТЕРАТУРА

1. Школьный экологический мониторинг. Учебно-методическое пособие/ под ред. Т.Я. Ашихминой. – М.: АГАР, 2000.
2. Мансурова, Кокуева Г.Н. Школьный практикум «Следим за окружающей средой нашего города».
3. Алексеев С.В., Груздева Н.В., Муравьев А.Г., Гущина Э.В. Практикум по экологии: Учебное пособие / под ред. С.В. Алексеева. – М.: АО МДС, 1996 г.