Научно-исследовательская работа учащихся 11 класса на тему: "Оценка запыленности воздуха школы и пришкольной территории"
творческая работа учащихся по экологии (11 класс) по теме

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Оценка запыленности воздуха школы и пришкольной территории

                                                             Выполнил: Евдокимова Татьяна,

                                   Еремеева Анна,

                                               ученицы 11 «В» класса

                                                          МОУ Лицея №15 Заводского

                                        района г. Саратова.

                                                            Руководитель: Седлецкая О.В.,

                                                    учитель биологии высшей

                         категории

Саратов 2010

Содержание:

1. Введение ………………………………………………………….        3

2.  Особенности городских экосистем ……………………………         4

  3. Загрязнение как одна из проблем урбоэкосистемы

     3.1 Виды загрязнений …………………………………………….  

   3.2 Загрязнение пылью как негативный экологический фактор

4. Практическая часть

    4.1. Изучение степени запыленности воздуха в различных местах      

           пришкольной территории………………………………………

      4.2. Определение относительной запыленности воздуха в

             школьных помещениях…………………………………………

5. Заключение……………………………………………………………..

1. Введение

Современная экология – это наука, познающая основы устойчивости жизни на всех уровнях ее организации. Экология является  научной основой грамотных взаимоотношений общества и природы, рационального использования природных богатств, и тем самым – поддержания на Земле человечества. Используя  ее законы, человечество может найти пути не только выживания, но и дальнейшего процветания на планете.

Сегодня проблемы экологии важны не только для отдельных территорий и стран – это проблема всего населения Земли. В настоящее время 5 млрд. человек населения Земли оказывают на природу такое же по масштабам воздействие, какое могли бы оказать 50 млрд. людей каменного века, хотя расход пищи на одного человека остался примерно прежним.

Экологическую ситуацию можно улучшить, но это требует знаний и средств, причем часто – очень больших (именно потому самые большие успехи в охране природы у богатых стран). Лишь при восстановлении и сохранении природы возможен рост качества жизни. Чем богаче и экологически грамотнее будет общество, тем скорее излечит природу от экологических болезней.

Изучение проблем экологии помогает людям научиться экологически мыслить, обрести экологическое самосознание, чувствовать себя ответственным за отношения Человека и Природы, оценивать причины неблагоприятной экологической обстановки и принимать меры для исправления экологических ошибок, а также тяжелых экологических болезней.

Одна из острых глобальных экологических проблем - проблема загрязнения окружающей среды, и, в частности, атмосферы. Поэтому мы решили более подробно познакомиться с этой проблемой. Задачами нашей работы были:

1) изучение особенностей функционирования городских экосистем,

2) изучение видов загрязнений,

3) анализ запыленности воздуха в школе и на пришкольной территории.

2. Особенности городских экосистем

Характерными чертами современного этапа общественного развития являются быстрый рост городов и увеличение числа проживающих в них людей. В городских поселениях формируется особая среда жизни человека – городская (урбанизированная) среда.

Во многих промышленно развитых странах в городах ныне проживает 45-50% общей численности их населения. В мире насчитывается более 160 городов с населением свыше 1 млн. человек. Процесс роста городов, городского населения, повышения роли городов, широкого распространения городского образа жизни называется урбанизацией (от лат. Urbos - город). Урбанизация подавляет естественную среду как с количественной («захват» городами и агломерациями новых территорий), так и с качественной (ухудшение состояния окружающей среды) стороны.

Сегодня более трети всего мирового населения живет в городах. Начало процесса урбанизации исторически можно отнести к тому времени, когда 3500 лет назад первые в мире города появились на берегах Тигра, Евфрата и позднее Нила. Они возникли в связи с тем, что людям необходимо было заниматься торговлей и защищаться от врагов. Поэтому в течение долгого времени города представляли собой военные укрепления, расположенные в целях обороны в стратегических пунктах или для удобства торговли и связей на берегах рек и морей. Промышленная революция явилась, несомненно, основным ускорителем процесса урбанизации.

Урбанизация – один из наиболее ярких феноменов современности. Ее экологическую сущность можно раскрыть на следующем примере: урбанизированные территории занимают немногим более 1% площади земной суши, но концентрируют свыше 45% всего населения Земли, производят 80% внутреннего валового продукта (ВВП), но при этом дают 80% всех выбросов в атмосферу и гидросферу. [3] (Приложение 1)

Город представляет собой особый мир, особую среду обитания человека - городскую среду. Городская среда - сложное образование, продукт взаимодействия природы и человеческой деятельности. Изучением городской среды, ее основных компонентов и факторов, влияющих на них, истории формирования занимается новая научная область знания - урбоэкология, или экология города.

Взаимосвязь всех компонентов и явлений городской среды позволяет говорить о ней как об урбосистеме. Урбоэкосистемы соотносятся с конкретным местом в географическом пространстве. В жизни урбосистемы велика роль временного фактора. Урбосистемы - это системы открытые, вероятностные, управляемые. Важной особенностью урбосистем является их антропоцентризм.

Известный эколог Н. Ф. Реймерс писал: «Необходимо повернуться к человеку и спасать Землю от собственного усердия. Сменилась сама цель развития. Еще недавно казалось, что достаточно человека прокормить и сделать богатым. Сейчас же выяснилось, чтобы жить долго и не болеть этого мало. Нужна еще благоприятная среда жизни…Обращение к человеку привело к новой форме антропоцентризма - экологическому антропоцентризму. Общество стало поворачиваться лицом к себе, к своему переустройству, а не к преобразованию природы». [1]

Среда городов развивается в определенном природном ландшафте и включает в себя как компоненты неживой (абиотической) природы - рельеф, климат, источники воды, так и живой природы (биоты)- растительность, животный мир. Помимо природных городская среда содержит компоненты, искусственно созданные человеком, - техносферу. Ее компоненты включают в себя производство и его результаты, городской архитектурный комплекс, транспорт. Наконец, последний, и, пожалуй, наиважнейший компонент  урбосистемы – население. Оно выступает как потребитель продуктов деятельности производства, но в то же время и как носитель разнообразных нематериальных потребностей. Социальные интересы людей включают широкий спектр потребностей культурного, экологического, этического, национального, экономического и политического характера. Инфраструктура города призвана обеспечить удовлетворение всего многообразия потребностей населения и отдельных людей как субъектов взаимоотношений с другими компонентами урбосистемы.

Различные компоненты урбоэкосистемы тесно связаны между собой. В процессе их взаимодействия усиливаются противоречия между отдельными компонентами. В результате активной преобразующей деятельности человечества возникла новая экологическая среда с высокой концентрацией антропогенных факторов. Такие из них, как загрязнение атмосферного воздуха, высокий уровень шума, электромагнитные излучения являются непосредственным продуктом индустриализации, другие – сосредоточение предприятий на ограниченной территории, высокая плотность населения, миграционные процессы и т.д. – являются следствием урбанизации как формы расселения. [8]

Более всего естественная среда обитания изменяется в крупных городах. Одна из острых проблем таких урбоценозов - загрязнение окружающей среды.

3. Загрязнение как одна из проблем урбоэкосистемы

3.1 Виды загрязнений

По определению одного из ведущих экологов России Н.Ф. Реймерса, загрязнение окружающей среды – это привнесение в среду или возникновение в ней новых, обычно не характерных для нее физических, химических, информационных или биологических факторов, или превышение естественного уровня содержания данных факторов в среде, приводящих к негативным последствиям. Иначе говоря, это все то, что не в том месте, не в то время и не в том количестве, что неестественно для природы, выводит ее из состояния равновесия. [7]

Виды загрязнений многообразны. Это и выбросы вредных веществ в атмосферу, попадание в водную среду производственных и коммунально – бытовых отходов, нефтепродуктов, минеральных солей, тяжелых металлов; засорение ландшафтов мусором и твердыми отходами; широкое применение пестицидов; повышение уровня ионизирующей радиации, накопление тепла в атмосфере и гидросфере; усиление шумовых и электромагнитных воздействий. (Приложение 2, 3)

Существует много самых разных классификаций загрязнений окружающей среды. Т.В. Стадницкий и А.И. Родионов выделяют следующие виды загрязнений экосистемы:

1. параметрическое;
2. биоценотическое;
3. стациально – деструктивное;
4.  ингредиентное.  

Параметрическое загрязнение окружающей среды

Параметр – величина, характеризующее свойство процесса или явления. Параметрическое загрязнение связано с изменением характеристик окружающей среды, например, уровня освещенности, шума, радиационного фона, интенсивности электромагнитного излучения и т.д.

Биоценотическое загрязнение окружающей среды

Этот вид загрязнения заключается в воздействии человеческой деятельности на состав и функционирование популяций живых организмов, например, нерегулируемый отлов, отстрел животных, браконьерство, перепромысел.

Стациально – деструктивное загрязнение окружающей среды

    Название этого вида загрязнений образовано из двух латинских слов: station – место пребывания и destruction – разрушение. Это загрязнение состоит в изменении природных ландшафтов и экосистем в процессе природопользования. Например, урбанизация, осушение земель, эрозия почв, вырубка лесов, пожары, мелиоративные работы.

Ингредиентное загрязнение окружающей среды

    Название образованно от латинского слова ingredientis – составная часть соединения или смеси. Этот вид загрязнения заключается в поступление чуждых естественным экосистемам веществ - отходов различных производств, бытовых стоков, мусора.

     Например, химическое загрязнение атмосферы относится к числу наиболее опасных для жизни человека. В атмосферу попадают сотни веществ, которые отсутствовали в природе. Наиболее распространенные атмосферные загрязни тели - сернистый газ (его выбрасывают городские ТЭЦ, работающие на угле или мазуте, в которых много серы), оксиды азота, оксид углерода (угарный газ), хлор, формаль дегид, фенол, сероводород, аммиак и др. В некоторых случаях из двух или нескольких относительно не опасных веществ, выброшенных в атмосферу, под влиянием солнечного света могут образоваться ядовитые соединения. Экологи насчиты вают около 2000 загрязнителей атмосферы. [6]

Главные источники загрязнения - тепловые электростан ции. Менее опасны станции, работающие на газе, более - на угле. Сильно загрязняют атмосферу

также котельные и домашние печи, которые топят углем, нефтеперерабатывающие предприятия и автотранспорт. Постоянно воз растают выбросы оксида углерода и диоксида азота в результате увеличения числа автомобилей.

Наиболее опасными загряз нителями являются бензапирен, ди оксид азота, формальдегид. В Европейской части России и на Урале в среднем в течение года на 1 км2 выпадает свыше 450 кг атмосферных загрязнителей. По сравнению с 1980 г. количество выбросов диоксида серы вырос ло в 1,5 раза; 19 млн. т атмо сферных загрязнителей выбро сил в атмосферу автомобильный транспорт. При этом в ряде горо дов - Москве, Томске, Красно даре, Екатеринбурге, Санкт-Пе тербурге - выбросы автотранс порта превышают 60% от всех выбросов. [4]

 Одним из опасных загрязнителей окружающей среды является также пыль.

3.2 Загрязнение пылью как негативный экологический фактор

Запыленность воздуха – важнейший экологический фактор, сопровождающий нас повсюду.  Пыль — мелкие твёрдые тела органического или минерального происхождения. Пыль — это частички среднего диаметра 0,005 мм и максимального — 0,1 мм. Более крупные частицы переводят материал в разряд песка, который имеет размеры от 0,1 до 1 мм. Под действием влаги пыль обычно превращается в грязь. [9]

 Безвредных пылей не существует. Экологическая опасность пылей для человека определяется их природой и концентрацией в воздухе. Краткие сообщения о пылевых болезнях легких впервые встречаются в литературе древних и средних веков. В древнегреческой и римской литературе (VI-IV вв. до н.э.) имеются указания на болезнь горнорабочих серебряных и золотых рудников, сопровождающуюся давлением в груди и тяжелой одышкой. В своих трудах Гиппократ указывал на болезнь горнорабочих, протекающую с тяжелой одышкой, болями в груди, бледностью. По-видимому, речь шла о пневмокониозе.

В 1565 г. Парацельс опубликовал работу, где подробно описал «чахотку рудокопов». В русской литературе указания на заболевания легких от вдыхания пыли у рудокопов имеются в произведении М. В. Ломоносова «Первые основания металлургии или рудных дел» (1763 г.). Впервые патолого-анатомические изменения в легких у каменотесов описал в 1761 г. Дж. Морганьи, обратив внимание на вредные последствия вдыхания пыли. Однако отождествление туберкулеза легких с пневмокониозом сохранялось еще много лет. Термин «пневмокониоз» является собирательным в отношении легочных фиброзов, развивающихся вследствие вдыхания различных видов пыли. Действие пыли зависит от ее физико-химических свойств: химического состава, концентрации в воздухе, дисперсности (размеров частиц), формы пылинок, их твердости и т.д.

Пыли можно подразделить на две большие группы:

1) Мелкодисперсная пыль, состоящая из легких  и подвижных частиц размером от 2 до 5 мкм. Такая пыль может находиться в воздухе длительное время – «витать». Она попадает с воздухом в легкие при дыхании, проникает в глубокие отделы дыхательных путей, может накапливаться в организме.

Такая пыль вызывает заболевания легких, в первую очередь пневмокониозы (от греч. pneumon - легкое, konia - пыль) в различных модификациях.

Существуют следующие основные виды пневмокониозов: силикоз, силикатозы, анракоз, алюминоз, апатитоз, пневмокониозы от воздействия органической пыли и др. Кратко охарактеризуем некоторые из этих заболеваний.

Силикоз – заболевание, возникающее в результате вдыхания пыли, содержащей свободный оксид кремния (IV) (кремнезем). Для силикоза характерна триада жалоб: одышка, боли в грудной клетке, кашель.

Силикатозы – пневмокониозы, развивающиеся в результате вдыхания пыли силикатов. Наиболее распространенными видами силикатов, обусловливающих развитие силикатозов, являются асбест, тальк, нефелин и др. Клиническая картина силикатозов довольно типична: прогрессирующая одышка, кашель, боли в грудной клетке, общая слабость, недомогание.

Асбестоз – один из наиболее тяжело протекающих силикатозов. В развитии его играет роль не только химическое действие пыли, но и механическое повреждение легочной ткани асбестовыми волокнами, имеющими размеры 10-12 мкм и более. У больных с выраженным асбестозом отмечаются тяжелые нарушения общего состояния: колющие боли в груди, сильный кашель, головная боль, общая слабость, повышенная утомляемость, нередко желудочные расстройства. Часто наблюдается особый серый землистый цвет лица и легкий цианоз (синюшность) губ.

2) Крупнодисперсная пыль, состоящая из тяжелых и малоподвижных частиц. Такая пыль быстро выпадает из воздуха при отсутствии ветра, образуя пылевые отложения. Они являются источниками вторичного загрязнения воздуха. В 1 см3 воздуха в закрытом помещении может содержаться до 10 000 000 пылинок различного размера, природы и степени опасности. Пыль может содержать органические вещества (частицы биогенного происхождения – растительного, животного и антропогенного) и неорганические вещества (частицы почвы, строительных материалов, синтетических моющих средств, различных химических веществ и др.). На пылевых частицах могут поселяться вредные микроорганизмы, являющиеся сапрофитами. Несмотря на близость к человеку, сам по себе сапрофит практически безопасен — он не портит продукты и не переносит инфекционные заболевания, как это делают, например, мыши, крысы и мухи. Также клещи не разносят яйца паразитов (в отличие от тараканов и муравьёв), однако мелкие фрагменты клещей (от 10 до 40 микрон) и продукты их жизнедеятельности (особенно фекальные частицы) обладают высокой аллергенностью. Поднявшись в воздух, эти частицы подолгу не оседают, а при вдыхании попадают в дыхательные пути человека, что наиболее опасно для астматиков и аллергиков.  На пылевых частицах могут адсорбироваться еще более мелкие частицы вредных веществ (напрмер, тяжелых металлов, органических соединений). Наиболее токсичны пыли, содержащие сложные белковые молекулы и простейшие организмы ( живые и отмершие), например, пыль белково - витаминного концентрата, пыль хитинового покрова отмерших бытовых насекомых – мух, тараканов, муравьев. Некоторые виды пылей могут создавать взрывоопасные смеси с воздухом (древесная, хлопковая, мучная). [5]

  Очень важно уметь оценивать качество воздуха по содержанию в нем пыли и представлять ее экологическую опасность. Поэтому мы решили изучить запыленность воздуха на пришкольной территории и в помещениях нашей школы.

4. Практическая часть.

4.1. Изучение степени запыленности воздуха в различных местах пришкольной территории.

Для выполнения работы нам потребовалась прозрачная клейкая пленка.

Нами были собраны листья в разных участках пришкольной территории и на разной высоте:

К поверхности листьев была приложена клеящаяся прозрачная пленка.

Затем пленку сняли с листьев вместе со слоем пыли и приклеили её на лист белой бумаги (Приложение 4). Отпечатки сравнили между собой. Образцы расположили по степени загрязненности, начиная с наибольшей. Были получены следующие результаты:

   Таким образом, количество пыли на образцах, собранных около автомагистрали значительно больше, чем на образцах, собранных в школьном дворе. А количество пыли на образцах, собранных на высоте 30 см, значительно превышает количество пыли на образцах, взятых на высоте 2 м. По результатам исследования можно сделать вывод о важной роли зеленых насаждений в очистке атмосферного воздуха от пыли.

4.2. Определение относительной запыленности воздуха в школьных помещениях.

Для выполнения работы нам потребовалась: вода, микроскоп с объективом «Х8» (восьмикратное увеличение), пипетка, покровные и предметные стекла для микроскопа.

На четыре предметных стекла нами были нанесены по 1 капле воды.

Предметные стекла на 15 минут установили на высоте 1 м от пола:
предметное стекло № 1 в классе во время перемены,
предметное стекло №2 в коридоре во время перемены,
предметное стекло №3 в классе во время урока,
предметное стекло №4 в коридоре во время урока.

Затем накрыли каплю с осевшими на неё пылинками покровным стеклом, приготовив таким образом микропрепарат. Микропрепарат поместили на предметный столик микроскопа. Добились такого увеличения, чтобы в поле зрения микроскопа была как можно большая площадь капли.

Посчитали количество пылинок в капле и описали их состав:

Таким образом, относительная запыленность школьных помещений во время перемены значительно больше, чем во время урока. Во время перемены пыли больше в коридорах лицея, а во время урока – в классе. Это объясняется местонахождением основного количества учеников. [2]

5. Заключение

    Загрязнение атмосферного воздуха вызывает у людей большую озабоченность, чем любой другой вид разрушения окружающей среды. В настоящее время большинство развитых стран уделяет большое внимание ликвидации основных источников загрязнения воздуха.

Способы уменьшения вреда от химических загрязнений.

Самые распространенные загрязнения - химические. Существует три основных способа уменьшения вреда от химического загрязнения.

Разбавление - даже очищенные стоки необходимо разбавлять в 10 раз (а неочищенные – в 100-200 раз). На предприятиях сооружают высокие трубы, чтобы выбрасываемые газы и пыль рассеивались равномерно. Разбавление – малоэффективный способ уменьшения вреда от загрязнения, допустимый лишь как временная мера.

Очистка - это основной способ уменьшения выбросов вредных веществ в окружающую среду в России сегодня. Однако, в результате очистки образуется много концентрированных жидких и твердых отходов, которые также приходится хранить. Например, при очистке сточных вод в зависимости от степени и характера за грязнения применяют механические, химические и биологические ме тоды очистки сточных вод. Механическими методами удаляют грубые дисперсные примеси с помощью решеток, сит, фильтров, отстойников, нефтеловушек. Этими методами удаляют нерастворимые примеси из бы товых стоков - до 60%, из промышленных - до 95%.

Химическая очистка - это добавление в сточные воды реагентов, способствующих образованию осадков из коллоидных и некоторых ис тинных растворов.

Биологическая очистка в естественных условиях происходит на специальных полях орошения или полях фильтрации.

Биологическая очистка сточных вод в искусственных условиях производится в специальных сооружениях - биофильтрах и аэротенках.

Замена старых технологий новыми – малоотходными. В настоящее время научные интересы ученых и технологов направлены на:

1) разработку малоотходных и ресурсосберегающих технологий (в задачи которых входит создание производства с минимальным количеством отходов, вредные воздействия кото рых не превышают допустимой санитарно-гигиенической нормы).

2) экономное использование природных ресурсов, безотходные технологии.

За счет более глубокой переработки удается снизить количество вредных выбросов в десятки раз. Отходы от одного производства становятся сырьём для другого (например, из сернистого газа, вырабатываемого ТЭЦ, производят серную кислоту).

Что касается запыленности воздуха в помещениях нашей школы и на пришкольной территории, то основными мерами по ее снижению могут стать:

1) уменьшение общей загрязненности атмосферы в городе и в нашем районе;

2) увеличение количества зеленых насаждений на пришкольной территории, особенно той ее части, которая граничит с автомагистралью (подсчитано, что один гектар газона связывает 60 тонн пыли);

3) для уменьшения количества пыли в помещении школы проводить регулярные влажные уборки классов и коридоров;

4) всем обучающимся обязательно иметь сменную обувь  в течение всего учебного года.

Список использованной литературы

1. Алексеев С.В. Экология: Учебное пособие для учащихся 10 – 11 классов. СПБ: СМИО Пресс, 1999.

2. Алексеев С. В. , Груздева Н. В., Муравьёв А. Г. , Гущина Э. В. Практикум   по экологии: Учебное пособие / Под ред. С. В. Алексеева. – М. : АО МДС, 1996.

3. Винокурова Н.Ф., Трушин В.В. Глобальная Экология: Учебник для 10 – 11 классов. М.: Просвещение, 1998.

4. Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Экология России. - М.: АОМДС,1996.

5. Николаевская И.А. Благоустройство территорий. - М.: Издательский центр «Академия»,2002.

6. Радкевич В. А. Экология. –МН. : Выш. шк. , 1998.

7. Реймерс Н.Ф. Природопользование: Словарь – справочник. - М.,1998.

8. Ситаров В. А., Пустовойтов В. В. Социальная экология.- М.: Издательский центр «Академия», 2000.

9. Сайт Википедия

Приложение №1

Динамика мирового процесса урбанизащии

(по В.П. Максаковскому) [1]

Приложение 2

Основные загрязнители окружающей среды

Приложение №3

Главные источники загрязнения воздуха помещений и основные рекомендации по снижению уровня их загрязненности.

Приложение №4

Образцы пыли, собранные в школьном дворе в глубине зеленой зоны на высоте 30 см

Образцы пыли, собранные в школьном дворе в глубине зеленой зоны на высоте 2 м

Образцы пыли, собранные вблизи автомагистрали на высоте 30 см

Образцы пыли, собранные вблизи автомагистрали на высоте 2 м