Исследовательская работа по теме "Влияние деятельности котельной на живые организмы"

Содержание

Введение ……………………………………………… 3                                                                            

1. Теоретическая часть…………………………………4

2. Методика исследования……………………………..6

3. Практическая часть…………………………………..6

Выводы………………………………………………….11

Список использованной литературы………………….12

Приложение………………………………………….....13

Введение

Исследовательская работа проводилась с 1 октября по 1 ноября 2014 года на территории деревни Б.Терсень Уренского района Нижегородской области. Актуальность работы – подобная работа на данной территории никем не проводилась и влияние деятельности котельной на окружающую среду не изучалось.

Двухэтажное здание  нашей школы отапливается семь месяцев в году котельной, расположенной в 100 метрах от неё. Ежегодно, с этой целью, сжигается примерно 260м³ срезков, которые хранятся тут же под открытым небом. Горы золы, образующиеся в процессе деятельности котельной, занимают  площадь10-20 м². Но в связи с тем, что частицы золы очень легкие и разлетаются, определить четкие границы ее невозможно. Сажа, которая летит из трубы вместе с дымом, сыпется на близлежащие территории.

Цель работы:   Выяснить влияние деятельности котельной на окружающую среду.

Задачи:

1.     Познакомиться с теоретическими данными по теме исследования, используя различные источники информации.

2.     Провести исследование  снежного покрова близлежащей территории.

3.     Оформить результаты.

Гипотеза: Наблюдая работу  котельной, можно предположить, что её деятельность пагубно влияет на окружающую среду.

Методы и приемы работы:

• Анализ научно-исследовательской, научно-популярной, специальной и учебной литературы, а также информации Интернета.
•  Построение розы ветров.
• Гравиметрическое определение взвешенных веществ и минеральных солей.
• Качественный гидрохимический анализ на сульфаты и хлориды.

1.Теоретическая часть

Роза ветров — диаграмма, характеризующая в метеорологии и климатологии режим ветра в данном месте по многолетним наблюдениям и выглядит как многоугольник, у которого длины лучей, расходящихся от центра диаграммы в разных направлениях, пропорциональны повторяемости ветров этих направлений («откуда» дует ветер). Роза ветров, построенная по реальным данным наблюдений, позволяет по длине лучей построенного многоугольника выявить направление господствующего, или преобладающего ветра, со стороны которого чаще всего приходит воздушный поток в данную местность. Поэтому настоящая роза ветров, построенная на основании ряда наблюдений, может иметь существенные различия длин разных лучей.

Почему из трубы идет дым?

     Ответ кажется очевидным: потому, что печь топят, и в ней горит топливо (дрова, уголь). В нашем сознании эти вещи неразделимы: если печь топят дровами, это всегда означает грязь и специфический запах.

     Оказывается, все не так просто: если топливо сжечь полностью, то из трубы будет идти прозрачный воздух и углекислый газ, а в холодное время мы будем видеть водяной пар (туман). А тот дым, который мы видим,— это несгоревшая газовая фаза топлива.

     Возникает вопрос: откуда вообще берется эта газовая фаза? Если топить газом или жидким топливом, то все понятно, но ведь дрова твердые? И почему эта таинственная газовая фаза сгорает не полностью?

     Чтобы понять это, рассмотрим процесс горения.

     Итак, мы зажгли спичку. Если ее погасить, мы увидим, как от нее пойдет белый дымок. Это испаряются входящие в ее состав летучие вещества. Если нагревать древесину достаточно сильно, она на три четверти превратится в газ, тот самый беловатый газ, который мы на секунду увидели при тушении спички, а в остатке мы получим древесный уголь. При температуре около 200–300º С, этот газ загорится. Горящий газ и есть пламя, которое мы видим.

     Эти процессы можно разделить. Если нагревать дрова без доступа кислорода, мы превратим их в газ, который потом сжигается в горелке.

     Если температура в печи мала или в ней недостаточно кислорода, происходит неполное сгорание газов, и мы видим выходящий из трубы дым.

     Вспомним, как топят обычную деревенскую печь. На колосники в топку кладут немного дров и зажигают их. В момент розжига дров идет дым: температура в этот момент еще недостаточна для полного сгорания. Когда положили основную порцию дров, горящий нижний слой нагревает верхние слои, из них активно выделяется газовая фаза, но для ее сгорания недостаточно: ни температуры, ни кислорода, так как колосники плотно закрыты дровами, а воздух подается снизу через колосники и весь кислород расходуется в нижнем слое. Газы, вместо того, чтобы сгорать и обогревать наш дом, просто улетают в трубу. Так топится деревенская печь.

     Второй продукт неполного сгорания — сажа. Во время горения хвойные дрова раскаляются, и в них происходят микровзрывы и отстрел искр. Искра — это мельчайшая частичка, в основном углерод и зола. Углерод горит при температуре более 800º С. Ударяясь о водоохлаждаемые стенки, эти частички сразу гаснут и оседают на теплообменнике в виде сажи.

2. Методика исследования    

Методика исследования делится на этапы: полевой и лабораторный.

Полевой этап включает в себя проведение работ по  наблюдению за направлением ветра (составление розы ветров) и сбора снежного покрова в трёх точках удаления от котельной (20метров, 40 метров, 100 метров) в южном, северном, западном, восточном, юго-западном, северо-западном, юго-восточном и северо-восточном направлениях.

Лабораторный этап включает в себя обработку результатов, полученных в ходе проведения первого этапа, гравиметрический анализ взвешенных веществ и минеральных солей в снежном покрове, качественный гидрохимический анализ на сульфаты и хлориды.

Оборудование  для проведения  исследований: флюгер, фотоаппарат, компас, рулетка, бланки  записей, скотч, ножницы, бумага, ведёрки  (для взятия проб снега),  набор химических реактивов, чашки для выпаривания, фильтр, колбы, пробирки, электрическая плитка, электронные весы, микрокалькулятор.

3. Практическая часть.

3.1.Первоначально был анализирован план местности, определены возможные места загрязнений (приложение 1).

3.2.  С помощью флюгера в течение двух месяцев (октябрь-ноябрь) проводилось наблюдение за направлением ветра, построена роза ветров (приложение 2).

Диаграмма 1

Диаграмма 1 показывает, что в течение наблюдаемого периода преобладало юго-западное и западное направление ветра.

3.3. Для лабораторных исследований были взяты пробы снега в трёх точках удаления от котельной (20метров, 40 метров, 100 метров) в южном, северном, западном, восточном, юго-западном, северо-западном, юго-восточном и северо-восточном направлениях (приложение 3).

3.4.1.Результаты гравиметрического анализа на определение количества взвешенных веществ.

Взвешиваем сухой фильтр, с помощью мерной колбы фильтруем 200мл талой воды, в эксикаторе сушим фильтр и снова взвешиваем его на электронных весах. Получаем количество взвешенных веществ на 200мл, затем рассчитываем на 1л.  Фильтрование проводим со всеми пробами снега, взятыми в трёх точках в восьми направлениях (приложение 4).  

Диаграмма 2

На диаграмме 2 видно, что количество взвешенных веществ больше в пробах снега, взятого на расстоянии 20м и 40м, причём в пробах юго-западного направления количество веществ заметно больше.

3.4.2. Результаты гравиметрического анализа на определение минеральных солей.

Взвешиваем пустую чашку для выпаривания, 200мл отфильтрованной воды заливаем в чашку и выпариваем до получения сухого остатка. Выпаривание проводим со всеми пробами снега, взятыми в трёх точках в восьми направлениях (приложение 5).

Диаграмма 3

Как видно из диаграммы 3, на расстоянии 20м в юго-западном направлении наблюдается наибольшее количество минеральных веществ.

3.4.3 .Результаты качественного гидрохимического анализа (содержание хлоридов).

В пробирки наливаем талую воду, полученную из снега, собранного в восьми направлениях (на расстоянии 20м, 40м, 100м). В каждую из них добавляем 2-3 капли 5% нитрата серебра. Проводим оценку результатов по шкале: (приложение 6)

         0 – нет изменений

1-     слабая, едва заметная на чёрном фоне муть

2-     слабая, хорошо заметная на чёрном фоне муть

3-     муть видна хорошо без фона

4-     хорошо заметная муть

5-     выпадает осадок

Диаграмма 4

Анализ показал, что на расстоянии 20м во всех направлениях от котельной в талой воде наблюдается содержание хлоридов. В чистой воде  содержание хлоридов равно нулю.

3.4.4 .Результаты качественного гидрохимического анализа  (содержание сульфатов).

В пробирки наливаем талую воду, полученную из снега, собранного в восьми направлениях (на расстоянии 20м, 40м, 100м). В каждую из них добавляем 2-3 капли 10% хлорида бария. Проводим оценку результатов по шкале: (приложение 7)

         0 – нет изменений

1-     слабая, едва заметная на чёрном фоне муть

2-     слабая, хорошо заметная на чёрном фоне муть

3-     муть видна хорошо без фона

4-     хорошо заметная муть

5-     выпадает осадок

Диаграмма 5

В радиусе 20м от котельной наблюдается наличие в талой воде сульфатов. Также наличие сульфатов отмечается в радиусе 40м в юго-западном направлении. В чистой воде содержание сульфатов равно нулю.

Выводы

 После ознакомления  с  данными  научно-исследовательской литературы, а также информации Интернета мною был сделано предположение о  негативном влиянии зольной пыли и дыма на окружающую среду. 

В результате исследований я получил доказательства своей гипотезы. Вблизи котельной в талом снеге качественно определено наличие хлоридов и сульфатов, причём в юго-западном направлении (преобладающем направлении ветра в этот период) фиксируется большее их содержание. Также доказано содержание взвешенных веществ и минеральных солей, их количество преобладает в направлении движения ветра. Конечно, нужно учитывать тот факт, что в восточном направлении располагается дорога, в южном направлении многоквартирный дом с печным отоплением, эти объекты вносят дополнения к моим результатам.

Данная работа лишь начало моего исследования, в перспективе мне хотелось бы провести исследование в период всех семи месяцев работы котельной, а также исследовать растительный мир вблизи неё.

Список использованной литературы

1. Афонин Д.Г., Рагульская М.В. Особенности адаптации организма человека к техногенным факторам современного мегаполиса. 08.07.2003 09:27. / www.sciteclibrary.com.

2. Боровский. Е.Э.. Проблемы экологии: промышленные и бытовые отходы//Химия. – 2004. - №10.

3. Юфит С.С. Мусоросжигательные заводы - помойка на небе. Эколайн, 1998.