"Методика проведения экологического мониторинга на примере снегохимического исследования участка местности».
методическая разработка по экологии

БУ «Сургутский колледж русской культуры им. А.С. Знаменского»

                                                     Методическая разработка по экологии

Тема: «Методика проведения экологического мониторинга методом снегохимического исследования».

Автор:Бибикова Юлия Владимировна,

преподаватель географии и экологии

БУ Сургутский профессиональный колледж

русскойкультуры им. А.С.Знаменского

Сургут 2019г.

Пояснительная записка.

В условиях современного образования важно научить детей самостоятельно получать знания, самообразовываться и самосовершенствоваться. Этому способствует организация  исследовательской деятельности,  как на уроке, так и во внеурочное время.Такой вид работы позволяет развивать у учащихся познавательные интересы, самостоятельность, культуру учебного труда, способствует развитию умений систематизировать, обобщать, углублять знания в определенной области учебного предмета и учит их применять на практике.

Одной из эффективных форм организации  исследовательской деятельности учащихся является - экологический мониторинг, как  комплексная система наблюдений, оценки и прогноза изменений состояния окружающей среды под влиянием антропогенных факторов.

В настоящее время исследования по экологии приобретают большое значение.Многие из нас задумываются  о качестве окружающей  среды, так как критерием этого качества является наше здоровье, здоровье наших близких.

Существует ряд методов,позволяющих оценить качество компонентов окружающей среды. Мы предлагаем на примере проведенной нами исследовательской работы познакомиться с одним из таких методов.

Исследовательская работа по экологии.

Тема: «Оценка чистоты атмосферы за зимний период в районе расположения БУ колледжа русской культуры им.А.С. Знаменского и МОУ лицея №2.»

      Особая значимость нашей исследовательской работы заключается в том, чтобы учащиеся и работающие  в МОУ лицей №2. и колледже русской культуры им. Знаменского имели представление о потенциально вредных для их здоровья веществах, которыми загрязняется приземная атмосфера, об основном источнике и степени загрязнения района, где располагаются эти учебные заведения.

Цель: количественно оценить запыленность приземной атмосферы за зимний период в районе расположенияБУ колледжа русской культуры им. Знаменскогои МОУ лицея №2, а также выяснить основной источник загрязнения атмосферного воздуха этого района.

       При выполнении работы мы использовали метод определения атмосферных выпадений на земную поверхность и сравнили их с фоновыми значениями. Нами было выполнено снегохимическое исследование.

       В соответствии с целью в работе решались следующие задачи:

1. Изучить теоретический материал об источниках загрязнения атмосферы и о воздействии вредных веществ на  человека.
2. Определить кислотность талых снеговых вод
3. Определить минерализацию снежного покрова.
4. Рассчитать величину атмосферных выпадений пыли.
5. Провести сравнительный анализ полученных результатов с фоновыми значениями.
6. Сделать вывод о степени загрязненности приземного слоя атмосферы исследуемого района.

Гипотеза: мы предполагаем, что запыленность приземной атмосферы на территории БУ колледжа русской культуры им. Знаменскогониже, чем на территории МОУ лицея №2 в связи с фактом их разной удаленности от проезжей части. Ввиду отсутствия промышленных предприятий основным источником загрязнения атмосферы в этом районе является автомобильный транспорт.

Объект исследования: Территория образовательных учреждений БУ колледжа русской культуры им. Знаменскогои МОУ лицея №2.

   Практическая часть исследований проводилась в марте, так как в течение всей зимы загрязнение атмосферы проектируется на естественном планшете- снежном покрове, который сохраняет информацию о составе атмосферы до снеготаяния.

Предмет исследования: снежный покров, образовавшийся за зимний период.

Научная новизна работы определяется тем, что в ней впервые исследуется        запыленность приземных слоев атмосферы на территории расположенияобразовательных учреждений БУ колледжа русской культуры им. Знаменскогои МОУ лицея №2.

Теоретическое значение работы: заключается в том, что нами описывается один из методов оценки качества окружающей среды- метод определения атмосферных выпадений на земную поверхность и сравнения их с фоновыми значениями. Этот метод наиболее доступен. С его помощью, даже неспециалист может провести исследование состояния приземных слоев атмосферы и дать оценку степени ее загрязненности.

Практическое значение: работыв том, что молодые исследователи, желающие применить на практике применяемый  в работе метод, могут использовать нашу работу в качестве примера.

Описание экспериментального исследования.

Снежный покров, по мнению специалистов, является исключительно благоприятным

объектом при изучении загрязнения природной среды и, и прежде всего атмосферного воздуха. Обладая высокой сорбционной способностью, снег способен захватывать  во время падения  с большой высоты существенную часть твердых и жидких ингредиентов, а также частично поглощать газовые примеси. Затем все они оказываются на поверхности земли. Кроме того, в снежном покрове накапливаются также пыль и аэрозоли. Таким образом, в течение всей зимы загрязнение атмосферы

как- бы проектируется на однородном  по свойствам естественном планшете- снежном покрове, который сохраняет информацию о загрязнении атмосферы до снеготаяния.

     Наша работа по снегохимическому исследованию разделилась на четыре этапа:

     1.Снегоотбор и обработка проб снега.

     2.Определение кислотности талых снеговых вод.

     3.Определение минерализации снежного покрова.

     4.Расчет величины атмосферных выпадений пыли и сравнительный анализ  

     полученных результатов исследования.

1.1.Снегоотбор и обработка проб снега.

  Первым этапом снегохимического исследования является снегоотбор, то есть взятие проб снега с исследуемого участка (Рисунок 1.). Мы использовали следующую технику снегоотбора : пробоотборник (металлическая труда) вдавливается вертикально вниз до земли. Если есть наст, то он разрушается вращательными движениями. Снег с одной стороны пробоотборника отбрасывается лопаткой,затем пробоотборник немного, на один, два сантиметра приподнимается и под него вставляется та же лопатка. Полученный керн снега помещается в полиэтиленовый пакет, в него же еще два керна,отобранные на исследуемой площадке размером 10 на 10 метров.

Сразу в пакет кладется этикетка с номером образца, пакет завязывается. В полевом дневнике отмечаются: номер образца, дата, количество кернов, описание площадки. Таким образом нами было взято пять проб снега, которые мы обозначили на схеме исследуемого участка номерами №1,№2,№3,№4,№5. (Рисунок1.)

Схематический рисунок исследуемого участка.Рисунок 1.

Обработка проб снега –это очень ответственный этап работы, от которого во многом зависит объективность полученной информации. На этом этапе мы перенесли пробы в банки и взвесили фильтры на аналитических весах. Перед взвешиванием, фильтры были свернуты. (Рисунок2.)

Операция фильтрования выполнялась по мере таянияпроб снега. Самая ответственная часть фильтрования- выведение остатков осадка твердых частиц из емкости на фильтр. Делается это после того как вся вода пробы профильтрована. Перевод осадка на фильтр производится только фильтратом. Затем фильтр с осадком просушивается.

Подготовка фильтра к работе.   Рисунок2.

   Итак, первый этап снегохимического исследования выполнен. Главным образом, он заключается в  отборе проб снега и фильтровании,то есть вего подготовке для дальнейшего исследования.

         1.2. Определение кислотности (Рн) талых снеговых вод.

   По окончании фильтрования мы переходим ко второму этапу,то есть измерению объема фильтра. Он равен 800мл. и сразу определяем рН каждой пробы с помощью специальной индикаторной бумаги.

    рН-показатель концентрации водородных ионов. Нейтральное значение рН=7. Но есть одно замечание. Углекислый газ- химическое соединение природного происхождения наиболее существенно влияющее на рН. СО2 растворяется в воде атмосферных осадков,при этом устанавливается значение рН=5,65. Именно это значение равновесной точкой для осадков, в отличие от нейтральной точки, когдарН=7. Опытным путем установлено, что в осадках с минерализацией от 10 до 20 мг/л отмечается равновесное значение рН.

   Если рН<5,65,то это свидетельствует о закислении осадков, а значение рН>5,65-о подщелачивании.

  В нашем случае индикаторная бумага не поменяла цвета ни у одной пробы,поэтому можно сделать вывод, что рН в норме 5,65-это говорит о том, что закисление и подщелачивание осадков не отмечается(то есть не наблюдается повышенное содержание оксидов серы и азота),а значит в исследуемом районе нет промышленного источника загрязнения.

1.3 Определение минерализации снежного покрова.

  На третьем этапе исследования нам необходимо в фильтре определить сумму растворимых веществ («минерализацию», «сухой» или «плотный» остаток)-величину, характеризующую количество растворимых веществ в 1 л. Воды.

  Для этого мы берем банки с фильтром и выпариваем его на водяной бане, затем плотный остаток подсушивается, после чего взвешиваем банки  и рассчитываем вес сухого остатка в 1литре воды по формуле:

Количество растворимых солей     *     1,0л

Объем исследуемой пробы

Расчеты:

1 проба:0,8л-12,2мг12,2*1,0 =15,25мг/л

1,0л-Хмг         0,8    

2 проба:0,8л-11,0мг      11,0*1,0 =13,75мг/л

1,0л-Хмг         0,8    

3 проба:0,8л-9,0мг         9,0*1,0 =11,25мг/л

1,0л-Хмг         0,8    

4 проба:0,8л-9,2,0мг      9,2*1,0 =11,5мг/л

1,0л-Хмг         0,8    

5 проба:0,8л-8,мг           8,6*1,0 =13,75мг/л

1,0л-Хмг         0,8    

  Наиболее чистыми считаются осадки с минерализацией от 10 до 20 мг/л.

  Итак, исследования проб снега показали, что минерализация осадков соответствует данной норме, из чего можно сделать вывод, что выпавшие осадки, на исследуемой  территории считаются относительно чистыми.

1.4. Расчет атмосферных выпадений пыли.

   На четвертом этапе снегохимического исследования мы рассчитываем величину атмосферных выпадений пыли. Исходные данные:

1 проба:S пробоотборника =100см2(10 х 10),отобрано 3 керна снега, общий вес пыли в снеге составил 160 мг, анализируемый снег лежал пять месяцев. На 100 см площади выпало 53,3 мг пыли, соответственно на 1 гапоступило 53,3 кг. За один месяц атмосферные выпадения составили 10,6кг/га (55,3:5),за один день выпадения составили 0,34кг (10,6кг/га*12 месяцев=127,2кг/га на год).

  2 проба:S пробоотборника =100см2 (10 х 10),отобрано 3 керна снега, общий вес пыли в снеге составил 144,6 мг, анализируемый снег лежал пять месяцев. На 100 см площади выпало 48,2 мг пыли, соответственно на 1 га поступило 48,2 кг. За один месяц атмосферные выпадения составили 9,6кг/га (48,:5),за один день выпадения составили 0,31кг (9,6кг/га*12 месяцев=115,7кг/га на год).  

3 проба:S пробоотборника =100см2 (10 х 10),отобрано 3 керна снега, общий вес пыли в снеге составил 119 мг, анализируемый снег лежал пять месяцев. На 100 см площади выпало 39,6 мг пыли, соответственно на 1 га поступило 39,6 кг. За один месяц атмосферные выпадения составили 7,9кг/га (94,8:5),за один день выпадения составили 0,25 кг (7,9кг/га*12 месяцев=94,8кг/га на год).  

4 проба:S пробоотборника =100см2 (10 х 10),отобрано 3 керна снега, общий вес пыли в снеге составил 67,5 мг, анализируемый снег лежал пять месяцев. На 100 см площади выпало 22,5 мг пыли, соответственно на 1 га поступило 22,5 кг. За один месяц атмосферные выпадения составили 4,5кг/га (22,5:5),за один день выпадения составили 0,14 кг (4,5кг/га*12 месяцев=54кг/га на год).  

  5 проба:S пробоотборника =100см2 (10 х 10),отобрано 3 керна снега, общий вес пыли в снеге составил 61,8 мг, анализируемый снег лежал пять месяцев. На 100 см площади выпало 20,6 мг пыли, соответственно на 1 га поступило 20,6 кг. За один месяц атмосферные выпадения составили 4,12кг/га (20,6:5),за один день выпадения составили 0,13 кг (4,12г/га*12 месяцев=49,4кг/га на год).  

   Итак,расчет атмосферных выпадений пыли показал, самыми запыленными оказались пробы №1 и №2,взятые в тех местах исследуемого участка, которые расположены ближе к проезжей части (Рисунок 3.) Значительно чище оказались пробы №3,№4 и №5.Они были взяты в местах участка наиболее удаленных от проезжей части. Проба №5. Была взята на территории колледжа русской культуры им. А.С. Знаменского. А также следует отметить тот факт, что территория колледжа ограждена от проезжей части лесопарком и благодаря этому загрязнение снежного покрова оказалась меньше, чем на территории лицея№2,обращенного к проезжей части лицевой стороной и не имеющего значительной защиты от пыли.

  Таким образом, в результате проведенных исследований подтвердилось суждение о том, что запыленность приземной атмосферы на территории колледжа русской культуры им. А.С. Знаменского значительно ниже, чем на территории лицея№2,так как колледж от проезжей части находится дальше, чем лицей №2,несмотря на то,что расстояние между ними незначительное.

   Можно сделать вывод о том, что основным источником загрязнения приземной атмосферы в этом районе является автотранспорт. Следовательно, наша гипотеза подтвердилась.

Фильтры с пробами снега.             Рисунок 3.

В заключении хотелось бы подвести итог нашего экологического исследования.

Практическая часть исследовательской работы была разделена на четыре этапа. На первом этапе мы сделали снегоотбор и обработали пробы снега, то есть профильтровали его. На втором этапе работы мы определили кислотность талых снеговых вод. На третьем этапе выполнили аналитические расчеты по определению минерализации снежного покрова. А на четвертом рассчитали величину атмосферных выпадений пыли на участке.

  В ходе аналитической обработки проб снега, полученные данные мы сравнили с фоновыми значениями, при этом стало ясно, что выпавшие за зимний период осадки на территории исследуемого участка оказались относительно чистыми, то есть, содержащиеся в них химические вещества не превышают предельно-допустимых концентраций.

  Все это говорит о том, что промышленного источника загрязнения вблизи исследуемого участка нет. Единственным неблагоприятным фактором воздействия на чистоту приземных слоев атмосферы в данной местности является автомобильный транспорт, который способствует накоплению выпадений пыли, что можно подтвердить, обратившись к фильтрам №1и №2 (Рисунок3.).

Работа имеет практическое значение, так как в ней описывается не только экологический метод, но и технология проведения научного исследования на конкретном примере.

Такого рода исследования являются важной составляющей  экологического образования и воспитания учащихся.

Литература:

1.Мельчаков Ю.Л. Окружающая среда: контроль и рекомендации. Часть 1/Екатеринбург, 1999.58с.

2.Лавриненко Р.Ф. О закономерностях изменения рН в атмосферных осадках// Труды гго,1971, вып.254,с. 184-189.

3.Мельчаков Ю.Л. Эколого-химический словарь-справочник/ Урал.гос.пед.ун-т. Екатеринбург 1997г.

4.Прохоров Б.Б. Жизненная среда горожан//Природа,1993 №3,с45

5.Черняева Л.Е.,Черняев А.М., МогиленскихА.К. Химический состав атмосферных осадков. Л.: Гидрометеоиздат,1997.