Снег-индикатор чистоты воздуха
Содержание
1.
Введение
3
2.
Исследовательская работа
6
3.
Выводы по результатам исследования
11
4.
Использованная литература
13
3
Введение
Атмосферный воздух является жизненно важным компонентом
окружающей природной среды, неотъемлемой частью среды обитания
человека, растений и животных.
Глобальное потепление связывают с возрастающим содержанием в
атмосфере парниковых газов, а также аэрозолей. Правда, большинство
аэрозолей охлаждают атмосферу, увеличивая ее способность отражать
солнечное излечение в космос. Но те, что содержат сажу, наоборот,
повышают температуру Земли, поглощая солнечные лучи. Полагают, что
вклад сажи в глобальное потепление уступает лишь вкладу СО
2
.
Климатический эффект сажи несколько иной, чем у большинства
парниковых газов: она сохраняется в атмосфере недолго, а значит ее
концентрации отличаются на порядки от очень высокой над
промышленными центрами, до незначительных в удаленной сельской
местности. Следовательно, ее воздействие на климат сильно зависит от
географии.
Сажа в атмосфере возникает вследствие неполного сгорания
биомассы, угля или дизельного топлива. В отличие от СО
2
сажа
вырабатывается преимущественно на территории развивающихся стран.
В нашей стране экологическая обстановка во многих регионах
оказалась катастрофической. Выбрасываемые в окружающую среду
загрязнители переносятся в атмосферу, в почву и воду, постепенно
рассеиваются в биосфере. При этом загрязнители могут поглощаться живыми
организмами, оказывая на них вредное воздействие.
Загрязняя биосферу, человек, занимающий по отношению к другим
живым организмам место супер-хищника, сталкивается с эффектом
бумеранга. Находясь в самом конце пищевых цепей, он становится
потребителем наиболее загрязненной пищевой продукции.
4
Загрязнение воздушной среды оказывает непосредственное и
косвенное влияние на человека, живую и неживую природу. Атмосферу
загрязняют выбросы химических веществ, транспортные выбросы, выбросы
водяного пара, большого количества нагретых воздушных масс. Наиболее
приемлемым для выявления состояния окружающей среды является
климатический мониторинг – система наблюдений за переносом и
рассеиванием загрязняющих веществ в воздухе. Эти явления зависят от
метеорологических условий. О чистоте воздуха можно судить прямым путём
– провести химический анализ воздуха и косвенным: с помощью осадков,
растений.
Атмосферный воздух – один из важнейших компонентов среды,
которая окружает человека. Кислород необходим для дыхания всем живым
организмам. Жителям городов и сёл не безразлично, каким воздухом они
дышат, много ли вредных веществ в нём содержится? Загрязняющие
вещества, содержащиеся в атмосфере, могут вызывать различные
заболевания людей. Воздействие человека на атмосферу увеличивается с
каждым годом, особенно в городах. Атмосферный воздух городов и сёл
содержит очень большое количество загрязняющих веществ.
Снег – это индикатор чистоты воздуха. Исследуя его, мы можем
наглядно проследить уровень загрязнения атмосферного воздуха в ауле
Кошехабль. Снег очень удобен для исследования, можно проследить степень
его загрязнения, и узнать, сколько твёрдых примесей он накопил за зиму? В
этой работе мы не ставили себе цель – исследовать химический анализ снега,
мы определяли твёрдые частицы в снеговой воде (зола, пыль, сажа и т. д.),
определяли водородный показатель талой воды (рН) и проводили
биотестирование снеговой воды.
Цель работы: Определение и сравнение физических свойств и степени
загрязнённости снега твёрдыми примесями на разных участках и проверка
качества снеговой воды методом биотестирования.
5
Объект исследования: Атмосферный воздух аула Кошехабль.
Предмет исследования: Снег как индикатор чистоты воздуха.
Гипотеза исследования: Мы предполагаем, что чем больше загрязнён
атмосферный воздух, тем больше твёрдых примесей будет содержаться в
снегу и тем хуже качество снеговой воды и её влияние на живые организмы.
Время исследования: январь 2014 – январь 2015 года.
Место исследования: аул Кошехабль
Для исследования снега мы отобрали пять проб из мест с разной
степенью загрязнённости снегового покрова:
• проба № 1 – ул.Шовгенова,
• проба № 2 – ул.Дружбы Народов,
• проба № 3 - территория школы №1,
• проба № 4 – железная дорога,
• проба № 5 – котельная.
Проба снега бралась на всю глубину его залегания. Снег складывали в
пакеты, затем при комнатной температуре его растаивали и талую воду
сливали в банки.
В конце января 2014 года выпало большое количество осадков, что
было достаточно для проведения экспериментов. Пробы снега мы отбирали
два раза - в конце января и талую воду в конце февраля для того, чтобы
проследить накопляемость загрязняющих веществ в течение зимних
месяцев.
6
Исследовательская работа на тему:
Снег-индикатор чистоты воздуха
Одним из способов изучения чистоты воздуха является исследование
снега. 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 и его удаленности
изменяется состав снегового покрова, поэтому нами были взяты пробы снега
на анализ в различных местах на территории аула Кошехабль. А именно: у
дороги по улице Промышленная вдоль железной дороги, вблизи котельной,
возле школы №1, вблизи автодороги по улице Дружбы Народов, и по улице
Шовгенова. В результате этих исследований выяснилось, что в близи
автодороги на улице Дружба Народов и Промышленная, а также на
территории школы снег содержит повышенное содержание соединений серы.
Вблизи автомобильных дорог и котельных наблюдаются повышенное
содержание соединений азота.
Информативным является показатель величины рН снеговых вод. В
малозагрязненном снеге, взятом по улице Шовгенова он равен 5,5 . Вблизи
железной дороги и котельной, как правило, рН снега имеет более высокие
значения, т.е. обозначает слабощелочную или щелочную среду, что связано с
выпадением зольных частиц, содержащих соединения гидрокарбонатов
калия, магния, повышающий pH снеговой воды.
Вдоль автомобильной дороги, на территории школы № 1 снеговой
покров уменьшается, что свидетельствует о кислотности осадков, т.к.
продукты сгорания содержат оксиды серы, азота и углерода.
Хорошим показателем чистоты воздуха, на наш взгляд, является
определение наличия нерастворимых веществ в снеговой воде. Для
определения этого мы на всех участках набрали одинаковое количество снега
– 3 кг. Сразу после таяния провели анализ на цвет, прозрачность и запах.
7
Затем пробы профильтровали, высушили осадки на фильтре и взвесили.
Даже невооруженным взглядом было видно, что самый грязный снег
находился на территории участка у железной дороги, котельной и
территории школы № 1, здесь масса нерастворимых частиц превышала
показатели других участков в несколько раз. Самыми чистым оказалась
улица Шовгенова, но и там наблюдаются нерастворимые осадки, т.к. это
районы частного сектора, где люди в зимнее время топят печи.
Определение кислотности снега
Кислотные осадки губительно действуют на живые организмы,
строения, памятники. Используя индикаторную бумагу, можно определить
наличие кислот в осадках и предсказать, к каким последствиям приведет
таяние снега. Если в пробе pH меньше 5,6, то это говорит о кислотных
выпадениях в изучаемом районе в течение зимы.
Участок
название
pH
Характеристика
1
ул. Шовгенова
5,5
Нейтральная
2
ул. Дружбы Народов
5
Слабокислотная
3
территория школы №1
5
Слабокислотная
4
железная дорога
6
Щелочная
5
котельная
6
Щелочная
Органолептические показатели снеговой воды. Прозрачность
Прозрачность снеговой воды зависит от количества взвешенных
частиц и содержания химических веществ.
Мерой прозрачности служила высота столба воды (в см), при которой
можно различить на белой бумаге стандартный шрифт с высотой букв 3,5
мм. Для определения прозрачности мы налили воду в высокий цилиндр с
внутренним диаметром 2,5 см и дном из плоско отшлифованного стекла.
Цилиндр установили неподвижно над шрифтом на высоте 4 см.
8
Просматривая шрифт сверху через столб воды и доливая воду в цилиндр,
нашли высоту столба воды.
Участок
Название
Высота столба
(см)
1
ул. Шовгенова
45
2
ул. Дружбы Народов
15
3
территория шк. №1
20
4
железная дорога
22
5
котельная
24
Самой прозрачной оказалась снеговая вода с участков наиболее
удаленных от железной дороги и котельной.
Запах
Запах воды обусловлен наличием в ней пахнущих веществ, которые
попадают в нее естественным путем.
Для определения запаха снеговой воды мы взяли ее 100 мл при
комнатной температуре, налили в колбу вместимостью 200 мл с широким
горлом, накрыли стеклом и встряхнули вращательными движениями. Открыв
стекло, быстро определили запах и его интенсивность, используя таблицы,
приведенные далее.
Характер и род запаха воды естественного происхождения
Характер запаха
Примерный род запаха
Ароматический
Огуречный, цветочный
Болотный
Илистый
Гнилостный
Фекальный, сточной воды
Древесный
Мокрой щепы, древесной коры
Землистый
Прелый, свежевспаханной земли,
глинистый
Плесневый
Затхлый, застойный
Рыбный
Рыбы, рыбьего жира
9
Сероводородный
Тухлых яиц
Травянистый
Скошенной травы, сена
Неопределенный
Не подходящий под предыдущие
определения
Интенсивность запаха воды
Бал
л
Интенсивность
запаха
Качественная характеристика
0
Никакой
Отсутствие ощутимого запаха
1
Очень слабая
Запах, неподдающийся обнаружению потребителем, но
обнаруживаемый в лаборатории
2
Слабая
Запах, не привлекающий внимания потребителя, но
обнаруживаемый, если на него обратить внимание
3
Заметная
Запах, легко обнаруживаемый и дающий повод
относится к воде с неодобрением
4
Отчетливая
Запах, обращающий на себя внимание и делающий воду
непригодной для питья
5
Очень сильная
Запах настолько сильный, что вода становится
непригодной для питья
На участке по улице Шовгенова интенсивность запаха была слабая,
на остальных – заметная. По характеру он был похож на землистый или
неопределенный. В общем, так пахнет обычный снег, только в районе
котельной и железной дороги немного интенсивнее.
Выявление химических загрязнений в снегу
Используя специальные методики, можно выявить в снеговой пробе
конкретные химические вещества, которые попадают в снег из атмосферы.
Для этого мы использовали отфильтрованную снеговую воду.
10
Методики определения химических веществ.
1. SO
4
2-
.
К 10 мл пробы прибавить 1мл хлорида бария. При содержании
SO
4
2-
возникает помутнение.
2. SO
3
2-
. К 10 мл пробы прибавить слабый раствор марганцовокислого
калия. При содержании сульфит ионов розовый цвет исчезает.
3. S
2-
. К 10 мл пробы добавить нитрат серебра. Если есть сульфид ионы,
то появиться слабое помутнение.
4. CL
-
. К 10 мл пробы добавить ацетат свинца. При наличии хлорид
ионов выпадает осадок черного цвета.
5. NH
4
-
. К 10 мл пробы добавить р-р щелочи сильной концентрации и
подогреть. При наличии ионов аммония появится запах аммиака.
Полученные данные внесли в таблицу. Мутность измеряли в баллах
от 0 до 10.
№
Химические соединения
Исследуемые
участки
1
2
3
4
5
1.
SO
4
2-
1
2
1
5
6
2.
SO
3
2-
0
2
2
2
2
3.
S
2-
2
3
3
7
8
4.
CL
-
0
0
0
0
0
5.
NH
4
-
0
1
0
0
1
Самыми загрязненными химическими веществами как всегда
оказались участки 4, 5, самыми чистыми являются участки по улице
Шовгенова. Во всех пробах оказались соединения серы, в общем, что и
следовало ожидать.
11
Выводы по результатам исследования
1. Снег является индикатором чистоты атмосферного воздуха и накопителем
различных загрязняющих веществ. Снег – удобный объект для
исследования.
2. В течение зимних месяцев, когда лежит снежный покров, происходит
накопление вредных веществ, и достигает наибольшего значения в конце
зимы, в марте.
3. Степень загрязнения снежного покрова зависит от места взятия пробы. У
оживлённой автомобильной и железной дорог она оказывается значительно
выше, чем на улице Шовгенова.
4. По результатам исследования было подтверждено, что наибольшую часть
загрязнения снега дают котельные, автотранспорт и железная дорога.
Самыми неблагополучными оказались пробы, взятые у дорог и недалеко от
котельной.
5. Чем больше загрязнение снега, тем хуже физические свойства и больше
кислотность снеговой воды, и тем больше взвешенных частиц в ней
содержится.
6. Общая химическая токсичность снеговой воды напрямую зависит от
показателей её физических свойств. Чем грязнее талая вода, тем она
токсичнее, тем больше отрицательное воздействие она оказывает на живые
организмы.
Практическое значение работы
В разных местах аула Кошехабль, зимой мы наблюдаем снежный
покров и визуально можем определить степень его загрязнения. Грязный снег
всем бросается в глаза, особенно вдоль дорог и около котельных. Данная
работа позволяет достаточно точно определить практическим путём
12
физические свойства разных по загрязнённости проб снега, определить
кислотность и содержание взвешенных частиц в снеговой воде и получить
конкретные цифры. Использование этой методики возможно в разные
промежутки времени, что позволяет сравнить все показатели по мере их
изменения по месяцам и даже провести мониторинг по разным зимним
сезонам. Ещё в этой работе мы определили общую химическую токсичность
разных проб снега и проследили влияние талой воды. Это очень важно, т. к.
весной снег растает, попадёт в почву, в грунтовые воды, в водоёмы.
Загрязняющие вещества будут действовать на живые организмы и можно
уже сейчас спрогнозировать, что снег, который вывезут с дорог в
естественные экосистемы, будет оказывать сильное отрицательное
воздействие на живые организмы из-за своей токсичности и загрязнённости.
Перспективы работы
Данная методика исследования снега и талой воды может быть
использована и в последующие годы, что позволит провести мониторинг
загрязнения снега в одних и тех же местах (в местах взятия проб), а,
следовательно, и мониторинг загрязнения атмосферного воздуха аула. Таким
образом, можно определить, растёт или убывает степень загрязнения снега и
атмосферного воздуха зимой в нашем ауле.
13
Использованная литература
1. Артемов А.В. Сравнительный анализ антропогенного загрязнения
снежного покрова и гидросферы урбанизированных ландшафтов.
//Экология человека – 2013 г. - № 4. – с. 35
2. Ашихмина Т.Я. Школьный экологический мониторинг / Т.Я.
Ашихмина. – М.: Агар, Рандеву-АМ, 2012. – 386с;
3. Гринпис в России. Гринтим. Руководство к действию. М., АО МДС,
Юнисам, 2005.
4. Захаров В.М. Здоровье среды: практика, оценки / В.М. Захаров, А.Т.
Чубинишвили, С.Г. Дмитриев. – 2010;
5. Коробейникова Л.А. Комплексная экологическая практика школьников
и студентов. Программы. Методики. Оснащение. Учебно-методическое
пособие. 3-е исправленное и дополненное / Л.А. Коробейникова. –
СПб, 2012. – 266с;
6. Лурье Ю.Ю. Химический анализ производственных сточных вод /
Ю.Ю. Лурье. – М.: Химия, 2012;
7. Мансурова С.Е., Кокуева Г.Н. Следим за окружающей средой нашего
города: 9-11 кл.: Школьный практикум. – М.: Гуманит. Изд.центр
ВЛАДОС, 2011.- 112 с.:ил.
8. Об охране атмосферного воздуха: ФЗ от 4 мая 2012 г. №96 – ФЗ //
СЗРФ.
9. Экологический мониторинг / под ред. Т.Я. Ашихминой. – М.:
Академический проект, 2012. – 416с;
14
