Исследовательская работа "Оценка состояния окружающей среды д.Рыбки с помощью проб снега"

МУНИЦИПАЛЬНОЕ КАЗЕННОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«РЫБКОВСКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА»

САФОНОВСКОГО РАЙОНА СМОЛЕНСКОЙ ОБЛАСТИ

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ  РАБОТА

«Оценка состояния окружающей среды д.Рыбки с помощью проб снега»

ВЫПОЛНИЛА  Муц Карина Романовна,

обучающаяся 11 класса

                                 РУКОВОДИТЕЛЬ  Двинина Елена Владимировна,

  учитель биологии и химии

МКОУ «Рыбковская СОШ»

Смоленская область

Сафоновский район

д.Рыбки

2018

Оглавление

Введение................................................................................................ . .............2 - 3

1. Обзор литературы…………………………………………………………….4 - 7

 2. Практическая часть

2.1Объект исследования......................................................................................8

2.2. Методика исследований……………………………………………..........8 - 10

3. Результаты исследований и их обсуждение…………………………… ...11 - 12

4. Выводы.............................................................................................................13

5. Заключение......................................................................................................14

6. Список  использованной  литературы...........................................................15

7. Приложения....................................................................................................16 - 21

Приложение №1. Взятие и подготовка проб снега из

                              разных участков д. Рыбки……………………………….…...16

Приложение № 2. Оценка pH снега……………………………………………...17

Приложение № 3. Оценка пылевого загрязнения снега………………………..18

Приложение № 4.Биотестирование……………………………………………....19

Приложение № 5. Влияния загрязнения снега на прорастание семян горчицы 20

Приложение № 6 Уровни загрязнения (по Т.А. Ашихминой)…………………..21

Введение

Актуальность выбранной темы.

            Снеговой покров накапливает в своем составе практически все вещества, поступающие в атмосферу. В связи с этим снег можно рассматривать как своеобразный индикатор загрязнения окружающей среды. Вредные вещества, выбрасываемые  предприятиями, котельными, автомобильные выхлопы и др., накапливаются в снегу и с талыми водами поступают в открытые и подземные водоемы, загрязняя их. Таким образом, загрязнение снега является косвенным показателем загрязнения воды. В зависимости от источника загрязнения изменяется состав снегового покрова. В снеговом покрове могут накапливаться сера, свинец, тяжелые металлы.

Для человека  очень опасны отравления, вызванные органическим соединением свинца — тетраэтилсвинцом Pb (C2H5)4. Это  маслянистая  бесцветная жидкость с резким запахом, еще более токсичная, чем сам свинец. Тетраэтилсвинец начали активно добавлять  в бензин в количестве 0,1 % для повышения его октанового числа. Небольшая добавка тетраэтилсвинца повышает качество бензина, экономичность двигателей внутреннего сгорания, а присутствие специальных веществ обеспечивает связывание этого металла в легколетучие соединения и удаление их в атмосферу.   С выхлопными газами  это вещество  оседает вдоль дорог, накапливается в почве, легко попадает в воду.   Из почвы, воды  и из воздуха свинец попадает и накапливается в растениях. Неудивительно, что содержание этого металла оказывается повышенным в растениях, растущих вблизи автодорог.

Для здоровья человека особую опасность представляет повышенное содержание свинца в овощах и фруктах, выращенных вблизи автострад, а также в молоке коров, которым скармливалась загрязненная трава. Многие люди используют талую снеговую воду в быту.

 Актуальность темы в том, что в настоящее время в современном мире остро стоит проблема загрязнения окружающей среды, в частности воды и воздуха. Состояние среды обитания человека сильно влияет на его здоровье.

Для того чтобы повысить активность населения страны, необходимо со школьного возраста прививать детям ответственное отношение к окружающей среде и собственному здоровью.

Цель работы:

исследовать загрязненность снежного покрова в д. Рыбки выяснить возможные последствия твердых выбросов на здоровье населения.

Задачи:

1. Выделить районы исследования на территории д. Рыбки, взять пробы с этих участков.
2. Провести исследования физических свойств проб снега.
3. Провести исследование снега методом биоиндикации.
4. Выявить основные источники и степень загрязнённости снежного покрова.

Место проведения работы:      д. Рыки, Сафоновский район, Смоленская область.

Начало проведения работы: март 2018г.

Продолжительность: 2 месяца

1.Обзор литературы

1.1.Источники загрязнения

Загрязнение – это привнесение в природную среду или возникновение в ней новых, чуждых ей химических соединений, биологических систем, а также физических воздействий.

Существуют различные классификации загрязнителей окружающей среды: по свойствам загрязнителей (физические, химические, биологические

• т.п.); по состоянию загрязняющего вещества (газ, жидкость твердые отходы и т.д.); по стойкости загрязнения в естественной среде (разрушаемые
• неразлагаемые); по качеству или виду среды, где распространяется загрязнение. Разделение это условное, поскольку человек и экологические системы подвергаются воздействию не отдельных загрязнителей, а их комбинаций, включающих химические, физические и биологические составляющие. Этот фактор многократно усиливает «давление» на экосистемы и человека. Некоторые звенья и уровни экосистем не выдерживают подобного воздействия и разрушаются [6].

Источники загрязнения.

Источников загрязнения биосферы множество. Так, главными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются:

• печи, сжигающие отходы:
• трубы промышленных предприятий
• автотранспорт
• массовые взрывы на карьерах
• угольные электростанции
• испытания атомных и термоядерных бомб и др.

Индустриальное развитие привело к тому, что за последние 100 лет

концентрация углекислого газа в атмосфере увеличилась на 12-13%, на 10-20% возросла запыленность атмосферы на 7-10%. Снизилась освещенность земли.

Горение – это реакция, при которой происходит превращение химической энергии топлива в тепловую. Горение бывает полное и неполное. При полном горении вся химическая энергия топлива превращается в тепловую

7. При неполном горении цвет пламени красный с дымными полосами, а из трубы идет черный дым, так как не весь углерод, имеющийся в топливе,

сгорает, т. е. соединяется с кислородом воздуха. В горячих отходящих газах остается много несгоревших, но разогретых докрасна частиц углерода, которые и придают пламени такой цвет[7]. Теоретически для сгорания 1 кг топлива требуется воздуха, м3: а) бурого угля 4,8; Наличие желтой окраски пламени свидетельствует о том, что в продуктах сгорания имеются канцерогенные вещества. Много канцерогенных веществ образуется при режимах горения с сажеобразованием [7]. Угарный газ – очень ядовитое вещество. Даже небольшие примеси угарного газа в воздухе вызывают тяжелые отравления [8,с. 54] .

Наряду        с        загрязнением        атмосферы        происходит        одновременно

загрязнение поверхностных и грунтовых вод [7, 56].

Важным        компонентом        экосистемы        является        почва,        которая        тоже

подвергается воздействию человека и делается непригодной для использования. Перечисленные вещества не только загрязняют воздух, но и проникают в корни растений, а через них – организм животных. В организм человека эти вещества попадают с растительными продуктами, питьевой водой, а также молоком и мясом животных, что может стать причиной заболеваний [7].

Уровень загрязнения среды определяет экологическую безопасность. Вопрос экологической безопасности связан с основным правом человека – правом жить в чистой экологической среде

1.2.Снег. Причины загрязнения снега.

Снег — форма атмосферных осадков, состоящая из мелких кристаллов льда. Снег является одним из непременных атрибутов зимы. Он образуется, когда микроскопические капли воды в облаках притягиваются к пылевым частицам и замерзают. Появляющиеся кристаллы льда, не превышающие поначалу 0,1 мм в диаметре, падают вниз и растут в результате конденсации на них влаги из воздуха. При этом образуются шестиконечные кристаллические формы. Основной кристалл воды имеет в плоскости форму правильного шестиугольника. На вершинах такого шестиугольника затем осаждаются новые кристаллы, на них — новые, и так получаются разнообразные формы звёздочек-снежинок.

«Выпавший на земную поверхность снег формирует снежный покров – уникальный слой, способный качественно и количественно характеризовать содержание загрязнителей в атмосферных осадках, накапливающихся в толще снега в течение зимнего периода.

• настоящее время не так-то просто найти снег, который превратится после таяния в чистую, полезную для здоровья, воду (как показали исследования экологов, в городском снегу количество вредных соединений, и в первую очередь, в десятки раз превышает все нормы ПДК).

Причины загрязнения снега.

Снег является хорошим индикатором распространения загрязнений вокруг населенных пунктов. Загрязняющие вещества выпадают из атмосферы в сухом виде и с осадками и накапливаются в снежном покрове на больших расстояниях от источников — промышленных предприятий, транспортных коммуникаций и т. п. В снежном покрове может находиться во много раз больше загрязняющих веществ, чем в атмосфере. Он загрязняется поэтапно. Отдельные снежинки вбирают в себя загрязняющие вещества из атмосферы, поэтому выпавший снег уже является не чистым, а токсичным. Особенно сильно загрязнен снег, который выпал в промышленных районах, а также рядом с автомобильными трассами, у котельных.

Основными источниками загрязнения снега в нашем районе является автомобильный транспорт и сажа, которая является продуктом горения топлива.

За зиму снег, как хорошая губка, впитывает в себя и удерживает многие

загрязняющие вещества из воздуха. Все это постепенно оседает на снег,

фиксируется, как бы оставляя химическую летопись зимы.[2]

Снег является показателем того, насколько загрязнена окружающая среда. Снежный покров накапливает загрязняющие вещества из атмосферы, мусор, отходы и пр. В снежном покрове, как правило, концентрируется в несколько раз больше загрязняющих веществ, чем в атмосфере. Проведение измерений, процедур и проб по определению уровня загрязнения снега за зиму, может дать ответ, насколько сильным было загрязнение в определенном регионе. [1] Снег – это индикатор, который показывает все процессы загрязнения природных сред.

Особенно подвергается загрязнению снег, который расположен в промышленных зонах рядом с магистралями, шоссе, железными дорогами.[3] Содержание веществ в снеге очень разнообразно, от твердых бытовых отходов до ядовитых химических веществ.

2. Практическая часть

2.1 Объект исследования

Пробы снега с различных участков д.Рыбки: Школьная территория (ул.Школьная), ул. Центральная, ул. Озёрная.

Гипотеза

Мы полагаем, что  территория ул. Центральная загрязнена  выбросами и выхлопными газами автомобилей в большей степени, чем остальные участки (ул.Озёрная и ул. Школьная). 

2.2. Методика исследований

При выполнении работы были использованы следующие научные методы:

• Теоретический (изучение и анализ литературы, постановка целей и задач).
• Экспериментальный (постановка опытов).
• Эмпирический (наблюдения, описания и объяснения результатов эксперимента).
• Методика из экологического практикума «Вода. Методический гид».

1. Определили участки  для исследования проб снега:

участок № 1 (ул.Школьная) ; участок №2 (ул.Озёрная)  ;  участок №3  (ул.Центральная).                    

2. В  марте осуществили отбор проб снега  на исследуемых участках д.Рыбки.(Приложение №1, рисунки 1, 2, 3,4)
3. Оставили растаивать снег при комнатной температуре без нагревания в кабинете химии. Произвели визуальный осмотр талой воды.
4. Исследовали физические пробы снега.

 Опыт №1. Оценка pH снега. 

Материалы и оборудование: стеклянные стаканы по 50 мл; вода после таяния снега;  дистиллированная вода, универсальная индикаторная бумага.
Ход работы.

1.Для проведения опыта отлили по 10мл фильтрата из каждой пробы.

2.Опустили в каждую пробирку универсальный индикатор и определили кислотность фильтрата.

3.Сравнили окраску индикатора со шкалой универсального индикатора. (Приложение № 2, рисунок 5, таблица1)

Опыт №2. Оценка пылевого загрязнения снега.

Материалы и оборудование: стаканы с пробами талой воды; плоскодонные колбы для отфильтрованной воды (промаркированные в соответствии с местом отбора проб);
дистиллированная вода; бумажные фильтры; стеклянные воронки; стеклянные палочки; лабораторные весы.

Ход работы:

1)Объем талой воды в каждой пробе довели по 500 мл дистиллированной водой. После чего перемешиваем пробу стеклянной палочкой (отдельная палочка для каждой пробы!) и пропускаем через бумажный фильтр. После высушивания фильтры взвешиваем на лабораторных весах. (Приложение №3, рисунки 6,7, таблица 2)

 Взвешивание каждого фильтра повторяем трижды, а затем высчитываем среднее значение. Далее находим разность между массой фильтра до фильтрования и массой фильтра после фильтрования. Полученное значение и есть масса пыли на объем снега в пробе.

5. Произвели оценку влияния загрязнения снега на прорастание семян горчицы. 

Опыт №3 (Биотестирование).

Материалы и оборудование: чашки Петри, контейнеры  по количеству проб в трех повторностях, фильтровальная бумага;  профильтрованная талая вода из каждой пробы; дистиллированная вода;  семена горчицы (30 семян в каждой пробе в трех повторностях);    этикетки для чашек Петри и контейнеров (с номером пробы или ее маркировкой); линейка.

Ход работы:

Все пробы должны находиться в одном помещении в одинаковых условиях. Под чашки Петри и контейнеры положили этикетки с обозначением пробы.

 На дно каждой чашки положили фильтровальную бумагу, смоченную водой из соответствующей пробы.

На фильтровальную бумагу уложили 30 семян горчицы. (Приложение №4, рисунки 8,9) Чашки Петри и контейнеры закрыли крышками. На протяжении всего времени проращивания смачивали фильтровальную бумагу водой из соответствующей пробы, чтобы не допустить пересыхания семян.   Параллельно с экспериментальными пробами заложили контрольную пробу (также в трех повторностях). В ней фильтровальную бумагу смачивали дистиллированной водой. Результаты всех наблюдений и измерений заносим в таблицы.

6.Сравниваем результаты опыта с данными таблицы «Уровни загрязнения» (по Т.Я. Ашихминой) (Приложение №6,таблица 4 , рисунок11) и делаем вывод о степени загрязнённости снежного покрова исследуемых участков д.Рыбки.

3. Результаты исследований и их обсуждение

1. Визуальный осмотр талой воды показал, что все собранные пробы снега в своем составе содержали взвешенные вещества. Участок  № 1 (с территории школы)  имеет  очень малое количество примесей. Воду из снега с этого участка можно  охарактеризовать как прозрачную. Участок№ 2  - ул Озёрная в 20 м. от автодороги выглядят менее грязной, но с некоторой примесью  грязи.

Наиболее грязной оказалась вода, полученная из снега в районе автодороги   с участка  № 3 – ул. Центральная, вблизи оживленной дороги(Приложение №2, рисунок 5). В этом месте основным источником  загрязнения снега  является  автотранспорт.

2. За нейтральную реакцию принято значение pH=7. Однако за счёт содержания в воздухе углекислого газа, который легко растворяется в воде, чистая дождевая вода и чистый снег имеют значение pH= 5,6. Если значение pH снега ниже 5,6, то он кислый, то есть загрязнён кислотными веществами. Если значение pH снега выше 5,6, то снег щелочной. Талая вода, которую мы получили при таянии пробы № 1 – ул.Школьная имеет рН = 5,7 (в пределах нормы), № 2 –ул.Озёрная рН = 6 , № 3 – ул. рН = 8, что говорит о слабощелочной  реакции воды.

Контрольная проба (дистиллированная вода) имеет рН = 7 (нейтральная среда). (Приложение №2, рисунок 5, таблица 1)

3. Мы  нашли разность между массой фильтра до фильтрования и массой фильтра после фильтрования.  Масса сухого фильтра 0,9 г. Масса фильтра на участке № 1: 4 – 0,9=3,1г, на участке № 2: 5 – 0,9=4,1г, на участке №3: 7 – 0,9=6,1г.  Полученное значение и есть масса пыли на объем снега в пробе.(Приложение №3, рисунок 7, таблица 2)

 4. Мы исследовали прорастание семян горчицы в данных образцах воды.  Уже на третий день эксперимента семена начали прорастать. Мы также исследовали и измерили длину проростков и корней растений и сравнили их. Среднее значение длины проростков на участке №1 – 7,3,на участке № 2 – 6,1, на участке № 3 – 4,7 (Приложение № 5, рисунок 10, таблица 3).

 На участке  №1(школьная территория) в пробах №1,2.3 – всхожесть составила 90%, что говорит об отсутствии загрязнения. Проростки длинные, ровные, мощные. На участке №2 (ул. Озерная)  всхожесть семян в пробах составила 69-89%, что говорит о слабом загрязнении в этих участках.  Наименьший % всхожести семян составил на участке №3 (обочина дороги по ул. Центральная), всего 58%, что говорит о среднем уровне загрязнения. Проростки и корни короткие, слабые.

4. Выводы

1. Провели исследование трёх участков на териитории  д.Рыбки. Участок № 1 – школьная территория, участок № 2 – ул. Озёрная (жилой компленк), участок № 3 – ул.Центральная (около автодороги).
2. На участках №2 и №3 снег  слабощелочной и загрязнён автомобильными выхлопами,  которые получаются при сгорании бензина   на поверхности снегового покрова.
3. Наибольшая степень загрязнения пылью снегового покрова на участке № 3 по ул. Центральная, т.к здесь проходит автодорога. Чем больше загрязнение снега, тем хуже физические свойства талой воды. Это оказывает влияние на окружающую среду и здоровье человека.
4. Биотестирование показало, что тест-объект (горчица) чувствует себя хорошо на участке №1 (школьная территория), плохо  на участке №3 ул. Центральная. Сравнив данные своих исследований с таблицей «Уровни загрязнения» (по Т.Я.Ашихминой), (Приложение № 6, таблица 4, рисунок 11), можно сделать вывод, что на участке  №1(школьная территория по ул.Школьной) загрязнение отсутствует.  На участке №2 (ул. Озерная) слабое загрязнение. На участке №3 среднее загрязнение снежного покрова.

4.Заключение

 Мы исследовали различные пробы снега и выяснили, что снег действительно  является индикатором  чистоты воздуха. Основываясь на результатах физического анализа и биотестирования, можно утверждать, что в целом атмосфера  около школы  благоприятная,  достаточно чистый  воздух. Слабое загрязнение на ул. Озёрная, т.к. жильцы оставляют свой транспорт на улице. Загрязнения наблюдаются возле   автодороги, что  связано с работой  транспорта.

 Опытное растение горчица является биоиндикатором, реагируя на изменения состояния окружающей среды изменением     скорости роста, всхожестью и другими хорошо заметными признаками.

 Наша гипотеза о загрязнении ул. Центральной выбросами и выхлопными газами автомобилей в большей степени, чем остальные участки подтвердилась.

В исследовании оценки состояния окружающей среды с помощью проб снега принимали участие Некрасов И. и Дударев С., обучающиеся 11 класса. Результаты данной работы можно использовать на классных часах, уроках биологии и во внеурочной деятельности.

6. Список  использованной  литературы

1. Аликберова. Л. Ю. /Л.Ю. Аликберова /Занимательная химия М: « АСТ-ПРЕСС», 1999 – С. 556
2. Аллергия как результат загрязнения природной среды /Н.П. Халевина, А.В. Халевина // Классный руководитель.- 2008. -№3.- С. 90-95
3. ГН 2.2.5.1313-03 Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны. – М.: Российский регистр потенциально опасных химических и биологических веществ Минздрава России, 2003. - /Гигиенические нормативы/.
4. Егоров А.С. /А.С. Егоров, Иванченко Н.М. / Химия внутри нас: Введение в бионеорганическую и биоорганическую химию.- Ростов н/Д: Феликс, 2004.-192с.
5. Кузнецова Н. Е. и др. Химия. Учебник для 10 класса. Издательский центр «Вентана-Граф», Москва, 2005
6. Николаев Н. Г./Н.Г. Николаев, Е.В. Ишкова / Краеведение. М: «Учпедгиз», 1961- 128 с.
7. Прядко К.А. / К.А. Прядко/ Понятия и определения: экология/ Словарик школьника. СПб.: Издательский Дом «Литера», 2006. – 64 с.
8. Савина Л. А. /Л.А. Савина /Я познаю мир. Детская энциклопедия Химия М.: «АСТ», 1997. –307 с.
9. Школьный экологический мониторинг. Учебно-методическое пособие/ Под  ред. Т.Я. Ашихминой. – М.: АГАР, 2006.
10. Экологический  практикум «Вода. Методический гид». Мансурова С.Е., Кокуева Г.Н. Следим за окружающей средой нашего города: 9-11 кл.: Школьный практикум.- М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2001г.).

Приложение №1

Взятие и подготовка проб снега из разных участков д. Рыбки

Рисунок 1: Участок № 1 (ул. Школьная)        Рисунок 2: Участок (ул.Озёрная)   

                   Рисунок 3: Участок №3  (ул.Центральная)        Рисунок 4: Пробы снега

Приложение №2

Оценка pH снега

Рисунок 5: Сравнивание индикаторной бумаги с цветом шкалы

Таблица 1: Определение рН растворов талой воды

Приложение №3

Оценка пылевого загрязнения снега

Рисунок 6: Фильтрование талой воды

Рисунок 7:Взвешивание высохших фильтров

Таблица 2: Результаты опыта

Приложение №4

Биотестирование

Рисунок 8:Закладка опыта

Рисунок 9: Пятый день опыта

Приложение №5

Влияния загрязнения снега на прорастание семян горчицы

Рисунок 10: Измерение длины проростков

Таблица 3: Результаты измерений длины проростков горчицы на разных участках

                                                                                                                   Среднее значение: 7,3

Приложение № 6

Таблица 4:Уровни загрязнения (по Т.А. Ашихминой)

Рисунок 11: Всхожесть в (%) семян горчицы