Научно-исследовательская работа "Влияние промышленных шламонакопителей (на примере города Дзержинска) на экологические состояние прилегающей территории"

Муниципальное образовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа № 19

Научное общество учащихся «Эврика»

Детско-юношеский экологический клуб «Зеленый парус»

Влияние промышленных шламонакопителей

 (на примере города Дзержинска)

на экологические состояние прилегающей территории

Автор:

Нестерова Дарья

ученица 9А класса МБОУ СОШ № 19

Научный руководитель:

Веретенникова С.В.

учитель биологии 1 категории

Нижний Новгород

2014

Содержание                                                                                стр

Введение……………………………………………………………………….3

Глава 1 Обзор литературы…………………………………………………..4

1.1. Что такое шламонакопители.................................................................4

2.  Влияние отходов из шламонакопителей на окружающую среду…….4
3.  ГИС и их применение ……………………………………………………6

Глава 2 Материалы и методы исследований……………………………….8

1.  Методика исследования………………………………………………….8

2.1 Результаты исследования………………………………………………..9

Выводы………………………………………………………………………..9

Используемые источники…………………………………………………..10

Приложение………………………………………………………………….11

Введение

Вопрос уничтожения отходов всегда является очень актуальной темой, так как свалки и хранилища опасных отходов влияют на экологическое состояние прилегающей территории, на здоровье людей и на климат. Ярким примером хранилища ядовитых отходов, расположенного под открытым небом, может служить шламонакопитель «Белое море» в промзоне города Дзержинск Нижегородской области. Так как «Белое море» находится в опасной близости к жилому поселку, вопрос его уничтожения стоит остро, как никогда. Рядом со шламонакопителем расположен канал Волосяниха, который впадает в реку Оку, протекающую прямо в центре нашего города. Трудно представить, сколько вреда может нанести «Белое море» в будущем не только близлежащему поселку Игумново, но и нашему городу, а возможно, это коснется и других регионов страны!

Гипотеза

Белое море является очень опасным шламокопителем, который вредит окружающей среде, особенно на прилегающей территории.

Цель

Выяснить степень вредного воздействия промышленных шламонакопителей на экологические состояние прилежащей территории, на примере шламонакопителя «Белое море» города Дзержзинска.

Задачи

- Оценить возможное вредное воздействия шламонакопителя на окружающую среду по литературным источникам.

- Познакомится с методами применения ГИС при исследованиях природной среды, выбрать наиболее подходящий источник картографического материала для достижения поставленной цели.

- Рассчитать площадь прилегающей к шламонакопителю территории, находящейся в угнетенном состоянии вследствие пагубного воздействия последнего.

Глава1  Обзор литературы

1.1 Что такое шламонакопитель

Шламонакопители представляют собой открытые земляные емкости: после накопления в них определенного количества шлама их консервируют и шлам подают уже в другие накопители. Они могут быть балочно-овражного типа, если располагаются в балках или оврагах, или насыпного типа, когда создаются насыпкой на ровной площадке, ограниченной валиками. Те и другие обычно располагают вне заводской территории, и шламы подают в них трубопроводным транспортом или подвозят автомашинами.

Шламонакопители - основной тип поверхностных хранилищ.

Шлам - Осадок, отложение в виде очень мелких твердых частиц, выделяющихся при отстаивании, фильтрации и т.п. какой-либо жидкости.

1.2 Влияние отходов из шламонакопителя на окружающую среду

В почве и воде Игумново обнаружены превышения допустимой концентрации тяжелых металлов: железо, кадмий, свинец, ртуть, медь. В морковке, картошке и свекле, которые выращивают жители поселка, они тоже есть.

• Железо: В природе железо редко встречается в чистом виде, чаще всего оно встречается в составе железо-никелевых метеоритов. Распространённость железа в земной коре — 4,65 %
  В промышленности железо получают из железной руды. Химически чистое железо получается электролизом растворов его солей.
• Кадмий: Загрязнению пищи кадмием способствует использование ядохимикатов, содержащих этот металл, посуды из поливинилхлорида, стабилизированного кадмийорганическими соединениями, посуды, покрытой эмалями и пигментами, в которых присутствует кадмий, упаковочных материалов на основе целлюлозы. Особенностью биологического действия кадмия является его способность негативно влиять на здоровье человека при длительном воздействии низких уровней загрязнения в связи с высоким коэффициентом биологической кумуляции (до 40 лет). Известно, что кадмий может значительно изменять метаболизм и функции таких эссенциальных элементов, как цинк, железо, медь, марганец, кальций, селен. Соединения кадмия ядовиты. Особенно опасным случаем является вдыхание паров его оксида (CdO). Вдыхание в течение 1 минуты воздуха с содержанием 2,5 г/м3окиси кадмия, или 30 секунд при концентрации 5 г/м3 является смертельным. Кадмий является канцерогеном. Единственный минерал, который представляет интерес в получении кадмия — гринокит, так называемая «кадмиевая обманка». Его добывают вместе со сфалеритом при разработке цинковых руд. В ходе переработки кадмий концентрируется в побочных продуктах процесса, откуда его потом извлекают. В настоящее время производится около 20000 тонн кадмия в год.
• Свинец: Для получения свинца в основном используют руды, содержащие галенит. Свинец и его соединения токсичны. При сильном отравлении наблюдаются боли в животе, в суставах, судороги, обмороки. Свинец может накапливаться в костях, вызывая их постепенное разрушение, осаждается в печени и почках. Особенно опасно воздействие свинца на детей: при длительном воздействии он вызывает умственную отсталость и хронические заболевания мозга. Значительное загрязнение окружающей среды свинцом происходит в результате выхлопов автомобильных двигателей, так как соединения свинца добавляют в топливо (тетраэтилсвинец) с целью улучшения его качества. ПДК в атмосферном воздухе соединений свинца 0,003 мг/м³, в воде 0,03 мг/л, почве 20,0 мг/кг. Выброс свинца в Мировой океан 430—650 тысяч т/год.
• Ртуть: Пары ртути конденсируют и собирают. Этот способ применяли ещё алхимики древности. Воздействие ртути — даже в небольших количествах — может вызывать серьёзные проблемы со здоровьем и представляет угрозу для внутриутробного развития плода и развития ребёнка на ранних стадиях жизни. Ртуть может оказывать токсическое воздействие на нервную, пищеварительную и иммунную системы, а также на легкие, почки, кожу и глаза. ВОЗ рассматривает ртуть в качестве одного из десяти основных химических веществ или групп химических веществ, представляющих значительную проблему для общественного здравоохранения.
• Медь: Медь получают из медных руд и минералов. Основные методы получения меди — пирометаллургия, гидрометаллургия и электролиз. При открытом способе добычи после её прекращения карьер становится источником токсичных веществ. Самое токсичное озеро в мире — Беркли Пит — образовалось в кратере медного рудника. Ионы меди придают излишку меди в воде отчётливый «металлический вкус». У разных людей порог органолептического определения меди в воде составляет приблизительно 2—10 мг/л. Естественная способность к такому определению повышенного содержания меди в воде является природным механизмом защиты от приёма внутрь воды с излишним содержанием меди.

2.3 Геоинформационные системы и их применение

Геоинформационная система (ГИС) — система сбора, хранения, анализа и графической визуализации пространственных (географических) данных и связанной с ними информации о необходимых объектах.

Понятие геоинформационной системы также используется в более узком смысле — как инструмента (программного продукта), позволяющего пользователям искать, анализировать и редактировать как цифровую карту местности, так и дополнительную информацию об объектах, например, высоту здания, адрес, количество жильцов. Подобные системы могут с успехом применяться в разнообразных исследованиях природных территорий. Примером тому служит экомониторинг. Это современная компьютерная технология для картографирования и анализа объектов реального мира, а также событий, происходящих на нашей планете, в нашей жизни и деятельности.

Эта технология объединяет традиционные операции работы с базами данных, такими как запрос и статистический анализ, с преимуществами полноценной визуализации и географического (пространственного) анализа, которые предоставляет карта. На карты ГИС можно нанести не только географические, но и статистические, демографические, технические и многие другие виды данных и применять к ним разнообразные аналитические операции.

Эти возможности отличают ГИС от других информационных систем и обеспечивают уникальные возможности для ее применения в широком спектре задач, связанных с анализом и прогнозом явлений и событий окружающего мира, с осмыслением и выделением главных факторов и причин, а также их возможных последствий, с планированием стратегических решений и текущих последствий предпринимаемых действий. В отличие от обычной бумажной карты, электронная карта, созданная в ГИС, содержит скрытую информацию, которую можно «активизировать» по необходимости. ГИС хранит информацию о реальном мире в виде набора тематических слоев, которые объединены на основе географического положения. Каждый слой состоит из данных на определенную тему. Например, сведения о пространственном положении, привязка к географическим координатам или ссылки на адрес и табличные данные. В ГИС используются картографический материал, имеющий привязку в заданной системе координат. При использовании подобных ссылок для автоматического определения местоположения объекта применяется процедура, называемая геокодированием. С ее помощью можно быстро определить и посмотреть на карте, где находится интересующий объект и его характеристики. ГИС позволяет быстро производить пространственный анализ данных и на его основе принимать эффективные управленческие решения.

Глава 2 Материалы и методы исследований

2.1 Методика исследований

Материалом для нашего исследования послужили геоинформационные системы, а именно: сервис «Яндекс-карты» со спутниковыми фото-материалами окрестностей города Дзержинска.

Объектом исследования был выбран шламонакопитель «Белое море», на примере которого выявлялось воздействие отстойников ядохимикатов на экологическое состояние прилегающих территорий.

Посредством ГИС была установлена граница прилегающей к шламонакопителю территории (зона шириной 200 метров по периметру объекта). Ограниченная зона (рис. 1) была разделена на элементарные геометрические фигуры, площади которых вычислялись по известным формулам. Сумма площадей элементарных фигур является площадью прилегающей территории. В расчете площади не учитывалась территория покрытая водоемами.

Посредством ГИС на прилегающей территории были выявлены участки, где растительность находится в угнетенном и неугнетенном состоянии. Степень влияния шламонакопителя оценивалась по отношению площадей угнетенных и неугнетенных участков. Состояние территории определялось по качеству растительного покрова. Изначально площадь, на которой сооружено «Белое море», была покрыта лесом. Земель сельскохозяйственного назначения в непосредственной близости к объекту не расположено, т.е. территория в неугнетенном состоянии и должна быть покрыта лесом. Если на участке присутствует только травянистый покров или голый песок считалось, что зона в угнетенном состоянии.

2. Результаты исследования

По результатам исследования получилось, что на территории вокруг «Белого моря», использованной нами для оценки его воздействия на окружающую среду (двухсотметровая зона), выявлено 97 процентов территории, на которую оказывается значительное воздействие. Это означает, что поврежденной территории в 30 раз больше, чем находящейся в естественном неугнетенном состоянии. (Приложение 1)

Выводы

1. Шламонакопители открытого типа являются потенциальным источником опасного воздействия на окружающую среду. Особенно явно оно проявляется для шламонакопителей с отходами содержащими железо, кадмий, свинец, ртуть, медь
2. Геоинформационные системы – современный удобный инструмент для оценочных исследований природной среды. Из доступных ГИС наиболее подходящей для нашего исследования является сервис «Яндекс карты».
3. «Белое море» оказывает негативное влияние на окружающие его территории. Оно является опасным! Поврежденная территория составляет 97%, когда оставшаяся, еще не задетая им – всего 3%!  

Используемые источники

1. «Плавание по Белому морю»
2. Химическая энциклопедия: в 5-ти т. / Редкол.: Кнунянц И. Л. (гл. ред.). — М.: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2. — С. 280. — 671 с. — 100 000 экз.
3.  Ртуть — статья из Большой советской энциклопедии
4. http://irc.lv
5. http://ru.wikipedia.org
6. http://tapemark.narod.ru
7. http://www.parusa.narod.ru
8. http://ru.wikipedia.org
9. http://festival.1september.ru
10. http://detstvovmeste.ru
11. http://www.esosedi.ru

Приложение1