Исследование экологического состояния города Казани и способы его улучшения

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение "Лицей № 116" Вахитовского района г. Казани

Тема проекта: Исследование экологического состояния города Казани и способы его улучшения

                                                              Казань, 2015

Содержание:         

Введение.....................................................................................................................3 стр.

Глава 1. Экологическая обстановка в парках и скверах г. Казани Вахитовского района.........................................................................................................................4 стр.

Глава 2. Мониторинг...................................................................................................4 стр.

2.1 Коэффициент вредных выбросов в атмосфере........................................................4 стр.

2.2 Загрязнение  почвы в парках...................................................................................6 стр.

2.3 Подсчет количества деревьев в парках и скверах г. Казани Вахитовского района...7 стр.

Глава 3. Загрязнение вод…………………….……………………………………............10 стр.

Глава 4. Проект идеального парка  ………………………………………………........…11 стр.

5. Заключение............................................................................................................13 стр.

Список использованной литературы..........................................................................14 стр.

Приложение..………………………………………………..……..……..….….…..….….15 стр.

Введение:

Актуальность исследования. В таких крупных городах, как Казань, очень велика вероятность ухудшения экологической обстановки из-за увеличения количества автомобилей, уменьшения площадей зеленых зон.

Цель исследования: выявить экологическое состояние города Казани на примере изучения экологической обстановки в парках города Вахитовского района

Объект исследования: парки Вахитовского района г. Казани

Задачи исследования:

• исследовать парки Вахитовского района г. Казани;
• проанализировать состояние окружающей среды;
• провести опытно-экспериментальную работу;
• разработать рекомендации по постройке современного экологического парка;

Основной задачей работы является выявления состояние окружающей среды, факторов влияющих на нее и способов ее улучшения. А так же создание проекта собственного плана идеального парка.

Усугубление экологического состояния города зависит от различных факторов: загрязненность воздуха, засоленность земли, количество мусора в реках и на поверхности земли, количество вредных выбросов от автотранспорта и предприятий.

Глава 1.Экологическая обстановка в парках и скверах г. Казани Вахитовского района.

Город занимает площадь более 413 км2. В административном отношении территория разделена на 7 административных районов.

Город расположен в пределах четырех надпойменных террас и пойма левобережья р. Волга при впадении в нее р. Казанки. В пределах города в р. Казанку впадают её притоки Нокса, Киндерка, Солоница, Сухая река, вследствие чего местность в районе города характеризуется развитой овражно-балочной сетью, имеются многочисленные мелкие болота.

Город Казань является крупнейшим промышленным центром России, в котором сосредоточена значительная часть промышленного потенциала РТ. Насыщенность территории города предприятиями ОПК, химической, машиностроительной, текстильной, кожевенной промышленности определяют экологическое состояние города. В г. Казань по-прежнему остаются нерешенными такие вопросы, как отчистка ливневых и дренажных стоков города, строительство мусороперерабатывающего завода, снижение токсичных выбросов автотранспорта, оздоровление водоемов.

2. Мониторинг.

2.1 Коэффициент вредных выбросов в атмосфере.

Самым хорошим способом исследования мы посчитали мониторинг. За помощью мы обратились в Экологический институт, где нам предложили методику, по которой можно высчитывать количество выбросов автотранспорта. Методика включает в себя исследование на местности, а точнее подсчет количества автотранспорта на участке за единицу времени (20 минут), среднюю скорость автомобиля на данном участке. После проведения данных подсчетов на улицах города (для чистоты был взят отрезок дороги равный 100 метрам) мы воспользовались формулой для подсчета количества вредных выбросов.

• Где M – Удельный выброс i-вещества, автомобилями K-группы (определяется по таблице)
• G – количество единиц автотранспорта за отрезок времени, наиболее достоверно 20 минут
• R – средняя скорость автотранспорта на отрезке пути

Таблица значений удельного выброса учитывает разновидности автотранспорта (от легкового авто до грузовиков и автобусов)

Результаты подсчета автотранспорта (пример от Карла Маркса):

(пример от ул. Максима Горького):

Примеры вычислений:

M = (45:1200) × (3,5 + 0.9 + 0,8 + 0,7 × 0,01 + 1,5×0,01 + 3,2×0,001 + 0,3×0,001) × 1,20 × 258 = 10,372

М = (45:1200) × 0,195 × 1,20 = 21, 294

М = (45:1200) × (6,8 + 6,9 + 5,2 + 0,4 + 5,1× 0,01 + 2,2×0,01 + 2,1×0,1) × 1,35 = 23, 52

М = (32:1200) × (5,2 + 6,1 + 4,5 + 0,3 + 4,2×0,01 + 1,8×0,01 + 1,8×0,1) × 7, 542 × 1,8 = 58,14

М = (32:1200) × (0,9 + 3,5 + 0,8 + 0,7×0,01 + 1,5×0,01 + 3,2×0,001 + 0,3×0,000001) × 1,30 × 411 = 74, 391

В результате вычислений мы вывели число выбросов за сутки, которое равно 90,1152 тонн/сутки.

2.2 Загрязнение  почвы в парках.

В результате проведения исследования почв, выяснилось, что почвы наших парков имеют слабощелочную среду (pH = 7,7 – 7,8).Так же в почвах содержится некоторое количество тяжелых металлов. Это не критичные показатели для почвы, поэтому вопрос о состоянии почв уходит на третий план.

Исследования:

Чтобы провести исследования почвы, мы взяли образцы почв на участке размером 5х5 метров в разных парках города Казани, выкопав шурф глубиной около 10-20 см и размером 1х1 м, взяли пробы почв (1кг) с каждого шурфа, разложили на брезенте и просеяли, используя метод конвертирования (смешать почвы со всех участков на куске брезента, разложить в форме прямоугольника и разделить по диагонали на 4 части, каждая из которых в форме треугольника, отсеять одну четверть от объема почвы, снова смешать и снова отделить четверть, и так до того момента, когда останется один кг почвы, который останется на пробу). Пробы почвы в свежевзятом состоянии и в воздухо-воздушном состоянии мы и исследовали на наличие солей, аммиака, органического углерода и т.д.

Были собраны пробы почв из Лядского садика и садика Урманче, Парка Горького, а так же почвы из посадок на против домов. Пробы мы привезли в Экологический институт, где с помощью научных сотрудников провели полный спектр исследования земли.

Растворенные в воде пробы земли были проверены pH-тестером, значения в основной своей массе совпадали, а отклонения от числа в 7,7 было незначительным (от 7,4 до 7,9) (самое значительное отклонение у пробы, взятой из центра Парка Горького: 7,2) Зависимость кислотности почвы от значения pH приведены в таблице ниже.

Зависимость кислотности почвы от рН

С помощью электролиза, перегонки и отстаивания мы смогли получить в ничтожных количествах металлы, такие как: Никель, свинец, марганец, цинк, медь.

Подвижность микроэлементов в зависимости от кислотности почвы.

ПН – практически неподвижные; СП – слабоподвижные; П - подвижные

 Исходя из значений таблицы подвижности микроэлементов, получается, что в щечной среды почвы, преобладающей на территории г. Казани, в основном малоподвижны.

2.3 Подсчет количества деревьев в парках и скверах г. Казани Вахитовского района.

Исходя из проведенных подсчетов количества деревьев Вахитовского района города Казани (таблица 2), видно, что количество деревьев в парках города Казани не достаточно для полного поглощения вредных выбросов. См. прил. №2.

 Таблица 2

Далее мы нашли и воспользовались информацией по поглощаемости вредных газов разными породами деревьев. Значения приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Пользуясь значениями из таблицы 1, мы вывели необходимое количество тополей, приняв тополь за единицу, так как он имеет наибольшее значение поглощаемости среди деревьев и является наиболее устойчивой к условиям среды породой. Если бороться с выбросами от транспорта только тополями, то потребуется 84 112 150 взрослых тополей мужского рода. Но, естественно, нельзя засаживать город одними лишь тополями, поэтому мы решили вывести число необходимых единиц деревьев, используя все породы из таблицы. Отношение единиц пород деревьев в конечном числе, в иерархическом порядке от самого меньшего по значения поглощаемости до самого большего получается, что самое большое число единиц в общем числе деревьев будет принадлежать тополю.

В произвольном порядке выделим процентное количество загрязнений на каждую из пород деревьев. Например, на 40% загрязнений придутся тополя, на 30% - Ясеня, На 15%-Вязы, на 10% - липа и на 5%- клен.

И так, следуя из числа в 90 тонн, выведем все необходимые числа:

90 115 200 – 60%= 36 046 080 грамм загрязнений на Тополя

90 115 200 – 70%= 27 034 560 грамм на Ясеня

90 115 200 – 85%= 13 517 280 грамм на Вязы

90 115 200 – 90%= 9 011 520 грамм на Липы

90 115 200 – 95%= 4 505 760 грамм на Клен

Далее делаем оставшиеся вычисления и составляем таблицу

Так же мы посчитали минимальное значение количества деревьев на зеленых насаждениях разных площадей, исходя из площади кроны дерева и площади самого насаждения.

От числа деревьев на насаждение мы убираем по 20%, что бы освободить место для дорожек, скамеек, фонарей и урн.

Таким образом получаем:

1500-2000 м^2 = 2000÷ 32 = 62-20%=49 штук

2000 - 5000 м^2 = 5000÷32= 156-20%=124 штук

5000 - 7000 м^2 = 7000÷32= 218-20%=174 штук

7000 - 10000 м^2 = 10000÷32= 312-20%=249 штук

10000 - 15000 м^2 = 15000÷ 32 = 468-20%=374 штук

15000 - 17000 м^2 = 17000÷32 = 531-20%=424 штук

17000 - 20000 м^2 = 20000÷32 = 625-20%=500 штук

20000 - 25000 м^2 = 25000÷32 = 781-20%=624 штук

25000 - 30000 м^2 = 30000÷32 = 931-20%=744 штук

30000 - 35000 м^2 = 35000÷32 = 1093-20%=874 штук

35000 - 40000 м^2 = 40000÷32 = 1250-20%=1000 штук

40000 - 45000 м^2 = 45000÷32 = 1406-20%=1124 штук

45000 - 50000 м^2 = 50000÷32 = 1562-20%=1249 штук

    3.                       Загрязнение Вод

Мы создали таблицу по загрязнениям вод, основываясь на отчетах государственных исследований вод города Казани.

  Часть этих загрязнений попадает в воду из воздуха вместе с дождями (Сульфаты, Фосфаты,  Хлориды).

Из этого следует, что выбросы автотранспорта на прямую влияют на экологическое состояние вод города Казани.

*Информация о загрязнениях воды взята с сайта: http://bibliofond.ru/view.aspx?id=485731#1

4.                 Проект: Экологический парк.

Так же в цели работы входит смоделировать свой парк, который одновременно был бы экологически чистым, полезным и приятным для посещения населением города.

Наш парк имеет немалую площадь, примерно 300 000 квадратных метров, что позволяет расположить на его территории большое количество зеленых насаждений, а значит поддерживать чистоту воздуха на территории парка и вокруг него. Так же, помимо большого количества зеленых насаждений, на территории парка можно заниматься различными видами активного и пассивного отдыха.

План парка.

На территории Парка расположено большое количество беседок, где можно тихо посидеть дружной компанией. Так же в беседках имеются столы для шахмат и шашек.

На территории парка расположен центр проката спортивных товаров, в парке можно заниматься бегом, катанием на велосипеде, роликах, а в зимнее время - на лыжах.

В парке имеется большая игровая площадка, что позволит большому количеству детей развлекаться одновременно, не притесняя никого.

Так же на территории имеется большое озеро, где разводят рыб, их можно кормить, а так же заниматься спортивной рыбалкой.

У парка имеется пристань, на которой можно взять на прокат катамаран, вместимостью от двух до 10 человек.

После активного отдыха люди могут отдохнуть в просторном зале кафе.

Во множественных магазинчиках вдоль набережной можно приобрести сувениры и  труды ремесленников нашей республики, которые будут напоминать о красочном пребывании в нашей прекрасной и исторически богатой республике.

Системы полива и насосы в фонтанах работают на солнечной энергии и энергии небольших ветряных турбин, переключение на сеть города происходить только при полной разрядке аккумуляторов и остановке подачи энергии от солнечных батарей и ветряных турбин. Парк питается экологически чистой энергией и не загрязняет  воздух выбросами от вырабатываемой для работы энергии.

Выводы:

Исследование экологической обстановки г. Казани на примере парков Вахитовского района в период с конца сентября прошлого года (2014г) по конец января этого года (2015г.) показало, что на данный момент "зеленое" состояние города достаточно неудовлетворительное, что требует большого внимания населения. Были выявлены критерии, наиболее влияющие на ухудшение экологии города. Это ежедневные автомобильные выбросы, число которых за сутки, которое равно 90,1152 тонн/сутки, критерии поглощаемости деревьев и необходимое для улучшения экологической обстановки Казани количество для посадки деревьев различных пород, особенно выделить можно породу тополя Populus balsamifera мужской особи и пирамидальные тополя Рopulus pyramidalis, которые не «пушат». Были найдены показатели загрязненности атмосферного воздуха в парках и скверах, выявлено, что в парках Вахитовского района почвы в основном щелочные, а микроэлементы входящие в состав почвы в основном малоподвижны.

Заключение:

Проведя обширный мониторинг экологической обстановки парков Казани, проходивший в период с конца сентября 2014 г. по конец января 2015 г. и в ходе исследований был разработан план парка, близкого к идеальному и отвечающему всем условиям для экологически чистого, безопасного и комфортного отдыха. В результате проведенных исследований наша команда рекомендовала бы начать озеленение города, в соответствии с нашими вычислениями и преступить к постройке такого (подобного) парка, не только в городе Казани, но и в остальных городах страны. Постройка парка хоть и выйдет на стоимость около 1.5 рублей, из расчета, что цена за одно дерево тополя бальзамического Populus balsamifera 330 рублей, и тополя пирамидального Рopulus pyramidalis 250 рублей, но  с учетом постройки магазинчиков и сувенирных лавок может окупить себя за довольно короткий период. К тому же в парках будет устроена экономичная система подачи электроэнергии, будут использоваться солнечные батареи, что существенно экономит бюджет проекта.  

Список литературы:

1.  Альф С.А., Мишустин Е.Н., Перцовский М.Ш., Хлебников Н.И. Показатели санитарного состояния почвы населенных мест. 1957, "Медгиз", 95 - 110.
2. Горбов В.А., Рябов В.Н., Пероцкая А.С., Чернаенко Т.Д. Микрофлора почвы и ее санитарное значение, в кн. "Основные вопросы санитарной охраны почвы". 1965, Из-во "Медицина", 94 - 110.
3. Мац Л.И., Маркина-Перцовская М.И. Почва, в кн. "Справочник по микробиологическим и вирусологическим методам исследования" под ред. М.О. Биргера, М., 1973, 394 - 404.
4. М. М. Гимадеев, А.И. Щеповских «Современные проблемы охраны фтмосферного воздуха». – Казань, 1997 г. – 368с.
5.  «Методика определения выбросов автотранспорта для проведения сводных расчетов загрязнения атмосферы городов» Научно-исследовательского института.- Казань, 2007г.
6. Научно-технический журнал «Георесурсы» 2(38) 2011г. – 49с.
7. Сайт http://bibliofond.ru/view.aspx?id=485731#1
8. Сайт http://cyberleninka.ru/article/n/gigienicheskaya-otsenka-pochv-g-kazani