муниципальное бюджетное  общеобразовательное  учреждение

«Ярцевская  средняя   школа №1»

Ярцевского района Смоленской области

Исследовательская работа

«Оценка  

экологического качества воздуха

в Ярцевском районе»

Смоленская область

город  Ярцево

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ        3

I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ        4

1. Экология   городского  воздуха        4

2.  Исследование    атмосферного   воздуха        4

2.1. Районы  исследования        4

2.2. Проведение  исследований        5

2.2.1. Пример  расчётов количества вредных  выбросов автотранспорта        5

2.2.2. Исследование  воздуха  на содержание  твёрдых примесей        6

2.2.3. Исследование  снега на общую химическую  токсичность методом биотестирования        6

2.2.4. Оценка загрязнения  воздуха   с помощью  лишайников-индикаторов        7

2.2.5. Исследование кресс-салат как биоиндикатор почвы        7

ЗАКЛЮЧЕНИЕ        8

СПИСОК ИНФОРМАЦИОННЫХ РЕСУРСОВ        10

ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Небольшой город Ярцево уютно расположился практически   в  центре Смоленской области на берегах реки Вопь.  С севера-запада до  северо-востока городок пронизывает междугородняя трасса Москва-Минск.

И как это часто бывает, вдоль трассы мы видим  частные сектора  с  невысокими избушками, дачные  посёлки с аккуратными и не очень  огородиками, пастбища   для домашнего скота.  И как следствие  в летне-осенний период на обочине трассы   жители этих районов   увлечённо ведут торговлю своими излишками сельского хозяйства: зелень,  клубника, смородина,  яблоки, слива, картофель, молочко, творожок...

Как  удобно  проезжающим автомобилистам из  отдалённых  регионов: всё свежее, «свойское», вкусное, натуральное прямо  у дороги! А так ли это безопасно? Ведь  круговорот веществ никто не отменял ни вчера, ни сегодня, ни завтра (приложение 3, схема 1).

Так появилась идея разработать и осуществить исследовательскую работу «Оценка  экологического качества воздуха в Ярцевском районе».

Цель: изучить   экологическое состояние  атмосферного воздуха  в Ярцевском районе.

Задачи:

1. Изучить  научные источники информации.
2. Определить районы исследования.
3. Познакомиться и отработать на практике методики  изучения экологического  состояния  атмосферного воздуха.
4. Провести полевые исследовании.

Районы исследования:

1. Участок  международной трассы Москва-Минск,  336  км (приложение 4, фото 1, 2; приложение 5, карта)
2. Частный сектор,  район  п. Пронкино, ул. Дорожная (приложение 4, фото 3, 4; приложение 5, карта)
3. Центральный  парк культуры и отдыха (приложение 4, фото 5, 6; приложение 5, карта)
4. Центральная аллея (приложение 4, фото 7, 8; приложение 5, карта)
5. Лесной массив, улица ЛММС  (приложение 4, фото 9, 10; приложение 5, карта)

Методы:

1. Анализ.
2. Изучение литературы.
3. Микроскопия.
4. Наблюдение.
5. Обобщение.
6. Описание.
7.   Статистика.
8.   Фотографирование.
9.   Экспериментальный.

В  городах сосредоточена  основная масса населения, и экологические  проблемы здесь стоят  особо остро. Вот почему  приобретение  исследовательских  навыков для подрастающего поколения россиян, будущих родителей,  по оценке экологического  качества  среды, особенно  атмосферного воздуха, который так необходим  всему живому на Земле – насущная необходимость. В  этом заключается актуальность исследования.  Направление  исследования в  моей практике новое.

Объект   исследования  –  атмосферный воздух.

Предмет  исследования  –  экологическое состояние воздуха.

Гипотеза – наиболее загрязнённый атмосферный воздух  в  районе международной трассы Москва-Минск, чистый воздух  –  в  лесном  массиве,  улица ЛММС.

Срок реализации:    февраль-апрель  2015 года.

I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Экология   городского  воздуха  

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  (приложение 1, табл.1).

В большинстве стран мира воздух тяжелый. То, чем он засорен, на ладони не ощутить, глазом не увидеть. Однако ежегодно на головы горожан падает до 100 кг загрязняющих веществ. Многие вещества вступают в атмосфере в реакции между собой, образуя новые, часто более еще токсичные, соединения.

Среди веществ, вызывающих химическое загрязнение городского воздуха, наиболее распространены оксиды азота, серы, угарный газ (оксид углерода), углеводороды, тяжелые металлы.

Физические загрязнения атмосферы происходит от влияния электромагнитных полей и шума. Так, уровень шума от движения машин по центральным магистралям крупных городов достигает 70-85дБ, в то время как допустимая норма – 40дБ.

Загрязнение воздуха отрицательно сказывается на состоянии здоровья человека, на животных и растениях. Например, механические частицы, дым и копоть в воздухе вызывают легочные заболевания. Угарный газ, содержащийся в выхлопных выбросах автомобилей, в табачном дыму, приводит к кислородному голоданию организма, так как связывает гемоглобин крови. Повышенный уровень шума увеличивает давление, вызывает раздражительность, снижает слух.

В таблице 2 приложение 1  приведены ПДК (предельно допустимые концентрации) некоторых вредных веществ. ПКД, разработанные и утвержденные законодательством нашей страны, –  это максимальный уровень содержания данного вещества, который человек может переносить без ущерба для здоровья (плюс 10-50%, как «запас прочности»).

Городской транспорт представляет собой один из основных источников загрязнения воздуха. В выхлопных выбросах автомобилей содержаться оксиды азота (II) NO и (IY) NO2, угарный газ (CO), углеводороды – СхНу, сажа – продукты неполного сгорания топлива, сернистый газ (SO2), тяжелые металлы (приложение 1, табл.3, приложение 3 схема 2). Каждый автомобиль выделяет до 4 килограммов этих веществ за сутки. За 100 километров пути автомобиль использует столько же кислорода, сколько человек за всю жизнь.

        Уровень загрязнения воздуха зависит от ряда причин. Так, дизельные двигатели расходуют на 25% меньше топлива, чем бензиновые; в дизельном топливе нет соединений свинца; при их работе выделяется многократно меньше угарного газа, но больше сажи и соединений серы. Чем больше расходуется топлива на единицу пробега, тем выше загрязнение: тяжелые грузовики расходуют его в несколько раз больше, чем легковые автомобили. Состав выхлопных газов зависит так же и от того, насколько отрегулирован двигатель.

2.  Исследование    атмосферного   воздуха  

2.1. Районы  исследования

Для изучения  экологического состояния городского воздуха Ярцевского района  я выбрал пять  различных, на мой взгляд, районов. Это участок  международной  автомагистрали Москва-Минск, Центральный парк, центральная аллея по улице Советская,  просёлочная улица ЛММС  лесного массива и   улица  Дорожная в  посёлке Пронкино (приложение 5) находятся    на большом расстоянии между собой.

Районы  сильно  отличаются. Автомагистраль – трасса с   вековой историей. Участок, в котором  я проводил  исследования, это 335 км.  С одной стороны трассы   этого района располагается  торговая база «Королева», с другой  –  предприятие «Смит-Ярцево». Рядом    с  трассой находятся  дома частного сектора, огороды и дачи ярцевчан.

Вдоль  трасы  отсутствует  лесозащитная полоса, имеются   несколько  участков   с  деревьями  лиственных пород. Трасса  хорошо  проветривается, продувается.

Центральный парк культуры и отдыха  располагается   в южной части  города. Его  основу составляют   деревья  лиственных пород: липы, берёзы, ясени, клёны, рябина. На окраине парка растут каштаны. Плотность древесины  высокая, территория парка  не   проветривается, возможен застой  воздуха.

Я выбрал участок,  расположенный около  остановки, напротив  поликлинники.

Центральная  аллея по улице Советская – любимое  место прогулок ярцевчан, особенно    родителей  с маленькими детьми: красивая дорожная плитка, скамеечки, великолепные цветники   в  летне-осенний период.  Аллея располагается  между двух  полос автодорог. Я  выбрал  участок аллеи, расположенный  напротив  автовокзала (в этом  доме  я  живу).

Просёлочная  улица ЛММС  лесного массива – это просёлочная  многолетняя  дорога, которая  протянулась от железнодорожного полотна,  вдоль  посёлка Красный Молот  к  посёлку Яковлево.  Улица неоднородная: проходит через частный сектор, потом погружается   в прохладу    хвойного  леса, где преобладают ели, переходит  в  район   двухэтажек, окружённых  липами, берёзами, рябинами.  Плотность  древостоя высокая, поэтому   улица не продувается, не проветривается, не прогревается   даже   в  самый жаркий  день.   Кроме  елей встречаются сосны (фитонциды!!!), ольха, орешник, берёзы.  Я выбрал   участок  пятиэтажек.

Улица   Дорожная в  посёлке Пронкино – небольшая по протяжённости улица. Этот  район отличается    малым числом частных домов, близостью  смешанного леса, рядом есть небольшой пруд.  Дорожная улица – просёлочная улица, открытая  со всех сторон, защитной зелёной полосы  нет,    а  значит,  легко проветривается.  В этом районе   у меня живёт  бабушка. Я выбрал участок  около бабушкиного дома.

Итак, районы  исследования отличаются, однако  везде присутствует человек: это его жильё (трасса, улица Дорожная и ЛММС),  либо прогулки (парк, аллея). Каково же экологическое состояние атмосферного воздуха   в этих районах, мне и придётся разобраться.

2.2. Проведение  исследований

2.2.1. Пример  расчётов количества вредных  выбросов автотранспорта

В каждом районе исследования я определил   участки, протяженностью  примерно 100 м. Подсчитал   число единиц автотранспорта, проходящего  по участку за 15  минут. Далее умножил   полученное  число на 4 и  получил  их численность за  час (N).  Потом  рассчитал   общий путь (S), пройденный  всеми  машинами за 1 час  (S=Nх100 м). На  следующем этапе   я рассчитал    количество  топлива, сжигаемое  двигателями автомашин (R). R= SхК, где К – расход  топлива  на 1 км пути   в литрах, для бензиновых двигателей он примерно составляет 0,1 л, для дизельных – 0,4 л.  Рассчитывая  количество  выделившихся  вредны веществ на выбранных участках  дорог, учитываю  следующие данные: при сгорании  топлива, необходимого для пробега 1 км, выделяется 0,6 л угарного газа (СО), 0,1 л  углекислый газ (СО2), 0,04 л диоксида азота. При сгорании дизельного  топлива вредных веществ  выделяется  в 4 раза меньше! Результаты   расчётов  представлены  в приложении 1 таблицы 4, 5.

Результаты: наибольшее количество автотранспорта  наблюдается  в  районе магистрали Москва-Минск, где  в течение 15 минут   по одной  полосе прошло  270 единиц автотранспорта. Это  в 270 раз больше, чем  в районе частного сектора посёлка Пронкино, ул. Дорожная. Поэтому, именно здесь  в окружающую среду попадает  наибольшее  количество вредных веществ (СО, СО2 и др.)  – 89,92 л/час. Это  в 304 раза больше, чем  в районе  ул. Дорожная!!!  Можно представить себе, что   на трассе только   с  одной стороны  за 10 дней  на   участке  в  100 м   в окружающую среду, на прилегающие  огороды и дачные участки,  в реку и на пастбища  попадает   примерно  цистерна  этих  веществ!!!

Выводы: наибольшее количество вредных загрязняющих окружающую среду веществ наблюдается   в районе трассы Москва-Минск, наименьшее –  в  районе частного сектора, улица Дорожная и улица ЛММС. Центральная аллея, Центральный парк  испытывают  примерно  одинаковую нагрузку со  стороны автотранспорта.

2.2.2. Исследование  воздуха  на содержание  твёрдых примесей

Присутствие   в воздухе  твёрдых  частиц  является  важной  характеристикой  чистоты воздуха. Проверить наличие   в воздухе  твёрдых  частиц   я проверил  следующим образом.

Я вырезал из плотной  бумаги прямоугольник размером 10х6, а  в его  центре – прямоугольник размером 3х2 см.  Заклеил  прямоугольник липкой лентой (приложение 4 фото 11, 12).  Вывесил полученные образцы  в районах исследования. Через 4 часа  собрал образцы.  Результаты  представлены  в  таблице 6  приложение 1, приложение 3.

Результаты: наибольшее количество пылевых частиц  на ленте   из районов центрального парка и центральной аллеи.  Причины наибольшего запыления – высокая густота посадки   деревьев, плотность застроек  пятиэтажек. Всё это не даёт   проветривать  данные участки, что и приводит  к  запылению воздуха  природной пылью и сажей автотранспорта. Дополнительный фактор – простой работающих машин. Дело в  том, что рядом  с центральной аллеей  располагается  автовокзал, где  осуществляет посадка пассажиров в     автобус,  работающем на холостом ходу.  Здесь же находится  перекрёсток, движение на котором регулируется светофором. Получается, что   автотранспорт на какой-то период останавливается, машины  работают на холостом  ходу при горении  красного сигнала светофора, концентрация  выделяемых  автотранспортом веществ  увеличивается  в несколько раз.  

 Небольшое  запыление в  частном секторе, улица Дорожная,    улица  ЛММС.  Во-первых,  этих районах мало   транспорта.  В лесном массиве плотная  стена деревьев не позволяет   «пылить» просёлочной песчаной дороги.

 На трассе  запыление наименьшее, так как этот район хорошо проветривается, плюс – от  движущихся на большой скорости  машин  формируется дополнительный воздушный поток.  В результате  –  не образуется  застоя воздуха и оседания  частичек пыли и сажи.

Выводы: наибольшее загрязнение пылевыми частицами – центральный парк  и центральная аллея,  наименьшее –  трасса.

2.2.3. Исследование  снега на общую химическую  токсичность методом биотестирования

Индикатором  загрязнения окружающей среды служит  снег.  Противогололёдные реагенты, автомобильные выхлопы накапливаются   в снегу и  с талыми  водами  поступают   в отрытые  и подземные водоёмы, загрязняя их.

Для проведения  очередного исследования из оборудования мне понадобились  одинаковые  по размеру  одного урожая семена  кабачка, одинаковые ёмкости (металлические крышки), пробы снега, дистиллированная вода.  

Я взял  по 20 г  (две столовые  ложки  с горкой)  пробы снега  из исследуемых районов, принёс  в  тёплое помещение,  растопил  его (приложение 4, фото 13,14). Потом  поместил   по 5 семян    в  обработанные чистые   ёмкости и налил    на дно  каждой из них  талую воду (приложение 4, фото 15). Все ёмкости   предварительно  подписал. В качестве  контроля   я использовал отстоявшую водопроводную  воду.  Вёл  наблюдения   за состоянием  семян    в   течение 7 дней. Чтобы семена  и проростки не высыхали, добавлял    в ёмкости  по мере необходимости талую воду, полученную  из снега   тех же  районов. Результаты   наблюдений по каждой пробе представлены в таблице, приложение 1 таблица 7, приложение 4 фото. 16, 17.

Выводы:

1. Семена   в талой воде района частного сектора, улица Дорожная,  получили наибольшее развитие и рост, значит   загрязнение снега   в этом районе незначительно.

2. Угнетёнными семена оказались  в   талой воде района  трассы – значит здесь наибольшее загрязнение  снега вредными веществами.

2.2.4. Оценка загрязнения  воздуха   с помощью  лишайников-индикаторов

Степень загрязнения  воздуха я оценил   по наличию определенных групп     лишайников (накипных, листоватых, кустистых). Используя методику определения степени загрязнения воздуха  с помощью  лишайников   (приложение 1, табл.8), учитывая   видовое разнообразие лишайников   в  исследуемых районах (приложение 1, табл.9),  я делаю следующие выводы:

1. Все группы лишайников встречаются      в  районе Центрального парка,  в лесном массиве, на улице ЛММС, в частном секторе, улица Дорожная. Значит  здесь  отсутствует  атмосферное загрязнение (приложение 4 фото 18,19,20, 24, 25, 26).
2. В  районе  центральной аллеи (приложение 4 фото 21, 22, 23) –  слабое атмосферное загрязнение, так как присутствуют накипные и листоватые лишайники.
3. Район  трассы – районы с сильным загрязнением атмосферного воздуха, так как присутствуют лишь накипные лишайники (приложение 4 фото 27, 28).

2.2.5. Исследование кресс-салат как биоиндикатор почвы

Кресс-салат – однолетнее овощное растение, обладающее повышенной чувствительностью к загрязнению почвы тяжёлыми металлами, а также загрязнению воздуха газообразными выбросами автотранспорта. Этот биоиндикатор отличается быстрым прорастанием семян и почти стопроцентной всхожестью, которая заметно уменьшается в присутствии загрязнителей.

Побеги и корни под действием загрязнителей подвергаются морфологическим изменениям (задержка роста, искривление побегов, уменьшение длины и массы корней, а также числа и массы семян).   Семена кресс-салата прорастают уже на 3-4 день. Прежде чем ставить эксперимент по загрязнению почвы, я  проверил   партию семян на всхожесть. В течение 4 дней взошло 85 % семян.

После проверки партии семян я приступил   к проведению опыта в следующей последовательности. Чашки (ёмкости из-под йогурта) заполнил  на половину   почвой из исследуемых  районов. Далее   увлажнил   почву  до признаков насыщения. В каждую чашку поместил   по 10 семян.  Накрыл   семена той же почвой, аккуратно разровняв поверхность.  Увлажнил  верхние слои до влажности нижних.    В   течение 7  суток я  наблюдал  за прорастанием семян (приложение 4, фото. 29).

Результаты

Наибольшее количество  всходов наблюдается  в почве частного участка, улица Дорожная  – 6 всходов (приложение 1 табл. 10,11, приложение 4 фото. 30).  В почве района международной  автотрассы      Москва-Минск   всходов нет.  Учитывая сведения  индикационной таблицы № 10,  после перевода  количества  всходов   в проценты, получаю следующие результаты.   Сильное  загрязнение   наблюдается  в двух районах: это район трассы и центральной аллеи.  Среднее  загрязнение -  Центральный парк, лесной массив (улица ЛММС) и  слабое загрязнение – частный сектор, улица Дорожная.  Причина загрязнения  почвы во всех районах – автотранспорт.  Даже  улица  в  лесном массиве – это многолетняя  просёлочная автодорога.  

Выводы:

1. Сильное загрязнение почвы  наблюдается  в районе  центральной аллеи и в районе трассы.
2.  Среднее загрязнение почвы наблюдается  в    парке   и в районе улицы  ЛММС.
3. Слабое загрязнение – в районе Пронкино, улица Дорожная.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Нельзя  проводить изучение экологического состояния воздуха, используя один лишь метод. Например, по количеству выбрасываемых  вредных веществ лидирует район автострады,  а по количеству  пылевых частиц  этот район самый  чистый.  Для чистоты исследования необходимо использовать разные методы.

2. Гипотеза исследования  подтвердилась лишь частично: самым грязным районом действительно оказался район трассы с максимальным количеством проезжающего автотранспорта. Проростки  под воздействие талой воды из этого района лишь набухли, семена кресс-салата в почве района трассы вообще не проросли,  из лишайников встречаются лишь накипные  лишайники.

Район  лесного массива, улица ЛММС  обладает  далеко не самым чистым атмосферным воздухом, как я  предполагал   в начале работы. Причина – близость автомагистрали Москва-Минск.  Дополнительный отрицательный         фактор – плотность древостоя. После  проезжающих машин в атмосфере остаются  выбросы. Из-за плотности деревьев воздух не в стоянии очиститься воздушными массами, не происходит естественного  проветривания. Поэтому все вещества автотранспорта из-за дня  в день, из года  в год  накапливаются. Единственный положительный момент   лесного массива – фитонциды, вещества способные  уничтожать болезнетворные микробы,  вырабатываемые  елью и сосной.

3.  Относительно экологически  чистый  воздух  находится   в    районе частного сектора посёлка Пронкино, улица Дорожная. В этом районе наименьшее количество  вредных веществ, выбрасываемых автотранспортом, небольшое количество  твёрдых пылевых частиц, самое большое количество проростков  под действием талой воды  данного района, разнообразны  талломы  лишайников, слабая степень загрязнения по итогам выращивания кресс-салата.

4.  Центральная  аллея  нашего  города,   любимая    ярцевчанами, оказалась не такой простой.   По количеству автотранспорта  этот  район занимает третье место из пяти  районов исследования.  По количестве твёрдых частиц  в воздухе – второе место.  Семена кабачка, под  действием  талой воды этого района,  лишь набухли. По лишайникам  наблюдается  слабое загрязнение, а по итогам  выращивания  кресс-салата  наблюдается  сильное загрязнение. Дополнительным отрицательным фактором выступает  густота деревьев и построек, которые  приводят  к  концентрации  веществ, выделяемых транспортом.

5. В Центральном парке экологическое состояние  воздуха  так же не простое.   По количеству  выбрасываемых веществ  автотранспортом даны район занял второе место среди пяти. В нём наибольшее количество твёрдых частиц в воздухе. Это можно объяснить тем, что  в день проведения исследования, был очень сильный сухой ветер, который поднял с  дорог песок и пыль. Однако   под воздействием талой воды  этого района из шести семян кабачков проросло 4. По  разнообразию  талломов лишайников загрязнение  не наблюдается.  По кресс-салату  наблюдается  среднее загрязнение.

Рекомендации:

1. Провести  частичную вырубку  деревьев в Центральном парке культуры и отдыха. Провести высадку в данном районе  хвойных пород, вырабатывающих фитонциды.
2. Необходимо высадить «зелёную» зону вдоль трассы для  уменьшения  шума, выбрасываемых веществ автотранспорта на прилегающую территорию вдоль трасы.
3. Провесите информационные  беседы  среди населения с  помощью СМИ:

• об отрицательном  воздействии близости автотранспорта, влияющего  на отрицательное состояние  почвы, а значит на состояние домашних животных, посадки  овощей и фруктов, а значит  и на  получаемые продукты питания;
• о вреде  прогулок по центральной аллее мам  с колясками малышей, так как именно  в нижних слоях атмосферы накапливается  максимальное количество вредных веществ от автотранспорта, а малыши в колясках  как раз находятся под влиянием этих веществ.