XXVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Экологический след мегаполиса: о чем молчит зимний снег?

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Брылунов М.В. 1

---

1МАОУ "Гимназия №1"

Голдырев Александра Викторовна 1

---

1Гимназия №1

Работа в формате PDF

1.1 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Экология – это наука о взаимоотношениях живых организмов с окружающей средой. С каждым годом состояние природной среды ухудшается, и актуальность экологической безопасности возрастает. XXI век стал активно изменять среду природы. Рост производств, глобализация, демографический взрыв и истощение природных ресурсов становятся причинами глобального потепления, изменения температур и исчезновения целых видов из биосистемы.

Антропогенное воздействие на окружающую среду достигло угрожающего уровня. Вырубка лесов, уничтожение биосферы, варварская эксплуатация природных ископаемых, вредные выбросы и сбросы, отходы производства и потребления нарушают экологический баланс нашей планеты и ведут к глобальному изменению климата на Земле, которое с каждым годом становится все ощутимее. В последнее время в Российской Федерации к проблемам экологии стали относиться серьезнее.

2025 год был объявлен годом защиты окружающей среды и экологии, целью которого стала борьба с пластиковым загрязнением и стартом нового нацпроекта «Экологическое благополучие» в России с упором на чистый воздух/воду и энергосбережение. Состоялись ряд важных мероприятий на уровне президента РФ, принят ряд ключевых документов, включая экологическую доктрину, федеральные целевые программы по ликвидации накопленного вреда, указы по охране воздушной среды и водных объектов.

Вместе с тем ситуация с охраной окружающей среды остается весьма тревожной. На протяжении многих лет остается чрезвычайно высоким уровень загрязнения атмосферного воздуха. Все это оседает в почвах, растениях, грунтовых водах и наносит урон природе и нашему здоровью.

Проблема состоит в том, что мы с вами жители промышленного города, который находится в рейтинге 50-ти самых экологически неблагополучных городов России. Пермь занимает первое место среди городов Урала по объему промышленного производства, опережая Екатеринбург, Челябинск и Уфу, и является одним из крупнейших промышленных центров России, лидируя в региональном масштабе по многим показателям промышленного развития (приложение1).

Неуклонный рост поступлений токсичных веществ в окружающую среду прежде всего отражается на здоровье населения, ухудшается качество продукции сельского хозяйства, снижается урожайность, климат отдельных регионов ухудшается, как и состояние озонового слоя земли, что приводит к гибели флоры и фауны.

Цель исследования - сделать выводы о степени загрязнения и выявить основные источники загрязнения в городе Пермь

Задачи исследования:

1. Изучить причины загрязнения снега.

2. Провести исследования физических и химических свойств талой воды.

3. Провести исследования методом биотестирования

Актуальность работы: экология занимает особое место среди глобальных проблем современного мира. Вопрос взаимоотношений людей и природы всегда стоял остро, однако с наступлением третьего тысячелетия противоречия в цепочке «человек-общество-окружающая природа» достигли максимума. В последние несколько десятков лет на фоне взаимоотношений человечества и природы проводятся самые острые дискуссии ученых, общественности, мировых организаций и правительства разных стран.

Гипотеза: чем дальше источник антропогенного загрязнения воздуха, тем чище снег. В зависимости от источника загрязнения меняется состав снежного покрова, поэтому мы взяли пробы снега в разных точках города.

Объект исследования: окружающая среда города Перми.

Предмет исследования: снег, отобранный в различных точках города Пермь

Методы исследования:

- изучение литературы

- изучение информационных источников по теме в интернете

- наблюдение, эксперимент, анализ

Глава I. Теоретическая часть. Проблема загрязнения окружающей среды.

1. 1. Источники загрязнения

Под загрязнением атмосферного воздуха следует понимать любое изменение его состава и свойств, которое оказывает негативное воздействие на здоровье человека и животных, состояние растений и экосистем.

Загрязнение атмосферы может быть:

• естественным (природным), вызванным природными процессами (вулканической деятельностью, выветриванием горных пород, ветровой эрозией, массовым цветением растений, дымом от лесных и степных пожаров);

• антропогенным, связанным с выбросом различных загрязняющих веществ в процессе деятельности человека. По своим масштабам оно значительно превосходит природное загрязнение атмосферного воздуха.

В зависимости от масштабов распространения выделяют различные типы загрязнения атмосферы:

• местное, характеризующееся повышенным содержанием загрязняющих веществ на небольших территориях (город, промышленный район, сельскохозяйственная зона и др.);

• региональное — в сферу негативного воздействия вовлекаются значительные пространства, но не вся планета;

• глобальное, связанное с изменением состояния атмосферы в целом, приводящее к постепенному накоплению климатических и экологических изменений планетарного масштаба.

По агрегатному состоянию выбросы вредных веществ в атмосферу классифицируются на:

• газообразные (диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода, углеводороды и др.);

• жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей и др.);

• твердые (канцерогенные вещества, свинец и его соединения, органическая и неорганическая пыль, сажа, смолистые вещества и пр.).

В настоящее время основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются следующие отрасли: теплоэнергетика (тепловые и атомные электростанции, промышленные и городские котельные и др.), предприятия черной и цветной металлургии, машиностроение, производство стройматериалов, химическая, нефтедобывающая и нефтехимическая промышленность.

Главные загрязнители атмосферного воздуха, образующиеся в процессе производственной и иной деятельности человека, — диоксид серы, оксид углерода, оксиды азота и твердые частицы, на долю которых приходится около 98% в объеме выбросов вредных веществ, и их концентрации наиболее часто превышают допустимые уровни во многих городах РФ. Помимо главных загрязнителей, в атмосфере городов наблюдается еще более 70 наименований вредных веществ, среди которых — формальдегид, фтористый водород, соединения свинца, аммиак, фенол, бензол, сероуглерод, токсичные летучие растворители (бензины, спирты, эфиры и др.).

Наиболее опасное загрязнение атмосферы — радиоактивное. В настоящее время оно обусловлено в основном глобально распределенными долгоживущими радиоактивными изотопами-продуктами испытания ядерного оружия.

Глава 1.2. Снег - индикатор чистоты воздуха

Снег – это форма атмосферных осадков, состоящая из мелких кристаллов льда (приложение 2). Снег является одним из атрибутов зимы. Он образуется, когда микроскопические капли воды в облаках, притягиваются к пылевым частицам и замерзают. 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 течении зимнего периода.

В настоящее время не так-то просто найти снег, который превратится после таяния в чистую воду.

О наличии загрязняющих веществ можно судить по уровню и составу загрязнения снега. Снег один из самых удобных и информативных индикаторов загрязнений природной среды. У снега есть свойство адсорбировать из атмосферы вредные вещества и если снег вовремя не убрать, он начнет таять, а талая вода начнет проникать в водоемы и почву, и начнется процесс загрязнения.

Основными источниками загрязнения атмосферы в городе Пермь являются предприятия химии, нефтехимии, деревообрабатывающей, машиностроительной и целлюлозно- бумажной промышленности, тепловые электростанции, котельные и другие предприятия. В атмосферный воздух от промышленных источников поступает около 360 видов химических веществ, в том числе 30 веществ – 1 класса опасности. Вещества 1-го класса опасности — это чрезвычайно опасные химические вещества, воздействие которых вызывает необратимые нарушения в экосистемах. К ним относятся такие элементы и их соединения, как мышьяк, свинец, некоторые ядовитые газы, а также ртутьсодержащие отходы. 

Более того, вклад автотранспорта в суммарные выбросы составляет 40%. За зиму снег, как хорошая губка, впитывает в себя и удерживает многие загрязняющие вещества из воздуха, мусор, отходы и прочее. В снежном покрове, как правило, концентрируется в несколько раз больше загрязняющих веществ, чем в атмосфере. Особенно подвергается снег, который расположен в промышленных зонах рядом с магистралями, шоссе и железными дорогами.

Глава II. Практическая часть. Исследование снега.

2.1. Описание площадок исследования

Площадка 1 (г. Пермь ул. Революции д.54, придомовая территория – парк) (приложение 3).

Снег чистый, рыхлый, на первый взгляд без посторонних примесей. Неприятный запах отсутствует.

Площадка 2 (проходная грузового автотранспорта завода Сибур-Химпром) Снег коричневато-белый. Слеживается комками. Имеет неприятный запах (приложение 4).

Площадка 3 (автомобильная дорога соликамский тракт) снег грязный, черно-коричневый, присутствуют посторонние частицы. Неприятный запах. (приложение 5).

Площадка 4 (г. Пермь, ул. Агрономическая д.23 лыжная база «Прикамье»,) снег чистый, рыхлый, без посторонних примесей. Неприятного запаха нет (приложение 6).

2.2 Исследование физических свойств талой воды.

Оценку состояния окружающей среды проводят различными методами. Для себя мы выделили следующие свойства снега (талой воды), которые мы будем исследовать:

1. Запах

2. Цвет

3. Мутность

4. рН-анализ

5. Наличие осадка

6. Биотестирование

Методика определения физических и химических свойств талой воды.

1. Для определения запаха, мы взболтали талую воду, открыли крышку и оценили запах. Интенсивность запаха оценили по 5-ти бальной школе за эталон сравнения была взята бутилированная вода. 0 – нет запаха; 1- очень слабый; 2 –слабый; 3- заметный;4- отчетливый; 5- очень сильный (приложение 7)

2. Качественная оценка цветности воды проводится путем сравнения ее с бутилированной водой на фоне листа белой бумаги (бесцветная, светло-коричневая, коричневая, серая) (приложение 8)

3. Для определения мутности проб талой воды в прозрачный стаканчик наливается определенное количество воды, через который просматривается шрифт №14. Перед замером воду мы взболтали. Мутность зависит от количества взвешенных частиц - органического и неорганического происхождения. Каждая проба аналогично сравнивается с бутилированной водой(приложение 9).

4. Для изучения рН-состояния воды мы брали лакмусовую бумажку и опускали в стакан с образцами талой воды (приложение 10).

5. Для изучения осадка, профильтровали равный объем проб талой воды, фильтры высушили (приложение 11).

6. Погрузили веточки березы в образцы талой воды. Наблюдали за происходящими изменениями (приложение 12). Результаты заносили в дневник наблюдений.

2.3 Анализ результатов работы.

Проведение исследования снеговой воды в разных местах города Перми позволило провести сравнительный анализ загрязнения окружающей среды. Все полученные результаты мы занесли в таблицу.

Данные таблицы показывают, что самый чистый снег оказался в образце 4, взятом на лыжной базе «Прикамье». Снег белый, талая вода без запаха, бесцветна, в ней нет никаких посторонних примесей. Самым грязным оказался снег в образцах 2 и 3, отобранных в районе завода «Сибур-Химпром» и на автодороге Соликамский тракт. Цвет снега коричневатый ощущается запах, цвет талой воды – серо-коричневый, при отстаивании образуется осадок. Менее загрязненным был образец снега 1, взятый около дома в парке, но и в нем были найдены посторонние примеси (частицы песка и растительные компоненты).

Глава 2.4 Исследование влияния талого снега на развитие березовых веточек методом биотестирования

Для работы был использован метод биотестирования – это исследование влияния различных веществ на живые организмы.

Одним из преимуществ биотестирования является то, что не требуется использования дорогостоящего оборудования, химических реактивов. Хотя методы биотестирования не дают 100% точности полученных результатов, они позволяют реально оценить сложившуюся ситуацию. Сравнительная оценка показателей их роста и развития позволяет оценивать степень воздействия токсичности снега. Мы поставили веточки в талую воду и стали вести наблюдения. Результаты своих наблюдений мы также занесли в таблицу.

Выводы по результатам биотестирования оказались не столь показательными, как мы предполагали, в начале эксперимента. Листочки появились во всех 4 пробах талой воды, листочки светло-зелёные и ровные. И только в талой воде из снега, отобранного в районе завода, листья стали сохнуть и менять цвет. Таким образом можно сделать вывод, что снег с дороги и с территории завода загрязнен не так сильно, как мы предполагали. Снег в районе дома и на лыжной базе достаточно чист, чтобы листочки развивались нормально.

Заключение.

После изучения литературы и проведения ряда исследований, можно сделать следующие выводы. Снег является индикатором загрязнения окружающей среды. Он впитывает в себя все вредные вещества из воздуха. Снег в разных точках города загрязнен в разной степени. Самый грязный снег на автодороге и в районе химического завода. Самый чистый снег на лыжной базе и около школы, значит деревья и зеленые насаждения задерживают вредные вещества, а жители дома , расположенного рядом с парком, дышат относительно чистым воздухом, что благотворно сказывается на их здоровье и учебе.

В результате проделанной работы я узнал, что все вредные вещества, накопленные за зиму в снежном покрове, весной, при таянии снега попадут в почву, загрязняя ее, и вместе с весенним паводком попадут и в водоемы города.

Моя гипотеза о том, что, чем дальше источник антропогенного загрязнения воздуха, тем чище снег подтвердилась. Цель и задачи, поставленные в начале работы, достигнуты.

Для того, чтобы уменьшить количество вредных веществ, поступающих в атмосферу, и в последствии в почву и воду, следует ограничивать движение машин по городу, особенно грузовых и спецтехники. В районах школ, детских садов и других социальных объектов необходимо высаживать как можно больше зеленых насаждений и деревьев. Также необходимость вовремя вывозить снег на полигоны, чтобы он не успевал таять на городских улицах, приведет к меньшему загрязнения почвы, и, как следствие, сохранению биосферы и экосистемы планеты.

Список литературы.

Ахманов М. Вода, которую мы пьем. С.П.б, Невский проспект,2002

Богданова С.Загрязнение атмосферного воздуха выхлопными газами и их влияние на организм человека.Улан-Удэ, 2009

Валетдинов Р.К., Горшкова А.Т., Валетдинов А.Р. Эколого-геохимическая оценка загрязненности снежного покрова тяжелыми металлами. //Вестник TO РЭА. 2004. Nº 2. C.43—46.

Кузьмин П.П. Физические свойства снежного покрова. Л.: Гидрометеоиздат, 1957. 179 с.

Мансурова С.Е., Кокуева Г.Н. Следим за окружающей средой нашего города: 9-11 кл.: Школьный практикум. — М.: Гуманит. Изд. центр ВЛАДОС, 2001.

Мелихова О.П. Егорова Е.И. Биологический контроль окружающей среды.: «Академия»,2007

Школьный экологический мониторинг. Учебно-методическое пособие/ Под ред. Т.Я. Ашихминой. - М.: АГАР, 2006.

Интернет – источники:

http://www.bestreferat.ru/referat-216004.html

http://bio.lseptember.ru/articlef.php?ID=200702407

https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=37782

Приложение

Приложение 1.

Приложение 2.

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5

Приложение 6

Приложение 7

Приложение 8

Приложение 9

Приложение 10

Приложение 11

Приложение 12