Научно-исследовательская работа "Исследование атмосферного воздуха в п. Аксёново"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Аксеновская средняя общеобразовательная школа» Усть-Ишимского муниципального района

Конкурс «Полет мечты»

Номинация «Влияние антропогенных факторов»

Тема: «Исследование атмосферного воздуха в п. Аксеново»

Выполнила:

Ученица 5 класса

Долженкова Виолетта

Алексеевна

Руководитель:

Учитель химии

Воронина Ирина

Владимировна

П. Аксёново - 2017

Оглавление:

Введение        3

Глава 1        5

1.1. Значение антропогенного влияния на окружающую среду        …5

1. 2. Основные антропогенные источники кислотообразующих выбросов        …7

1.3. Загрязняющие вещества и здоровье населения        …8

Глава 2. Исследования атмосферного воздуха п. Аксеново Усть-Ишимского

  района………………………………………………………………………………………..10

2.1. Определение чистоты атмосферного воздуха        10

2.2. Изучение снежного покрова        13        

Выводы        16

Заключение……………………………………………………………………………………17

Список использованной литературы:        18

Введение.

В настоящее время человек является одновременно творцом науки и техники, но, к сожалению, и разрушителем природы. Рост численности населения Земли на рубеже тысячелетий усугубил проблемы с обеспечением пищей, энергией и загрязнением окружающей среды.

Научно-техническая революция расширяет возможности интенсивного использования природных ресурсов, необходимых для дальнейшего развития производства, удовлетворения материальных и духовных потребностей общества. Но в последние 100 лет индустриального развития концентрация углекислого газа в атмосфере увеличилась на 12-13%, на 10-20% возросла запыленность атмосферы, на7-10% снизилась освещенность Земли.

Это вносит весьма заметные и непредвиденные изменения в экологические системы и в регуляцию биосферы в целом. Нередко это связано с загрязнением не только воздушного бассейна, но и морских акваторий и пресных водоемов, нарушение почвенного покрова и ценных ландшафтов, лесных ресурсов, и уменьшение численности полезных видов животных и растений.

Из всех составных частей биосферы для нормальной жизнедеятельности человека нужен, прежде всего воздух, который должен отвечать определенным санитарным требованиям, иначе он вызывает острые хронические заболевания. Город Омск входит в число 16 городов с наибольшими показателями загрязнения атмосферного воздуха, т.к. промышленными предприятиями города осуществляется максимальный выброс загрязняющих веществ таких как: ацетальдегид, формальдегид, бензопирен, тяжелые металлы.

Усть-Ишимский район находится от Омска в 600 км, что с точки зрения обывателя достаточно далеко, но в мировом масштабе и в масштабе экологических воздействий район находится в непосредственной близости, следовательно, негативное влияние антропогенных воздействий человека на природу, может сказываться и на жителях района. Кроме того, в 400 км от района находится г. Тобольск, где работают промышленные предприятия, что также вносит свой вклад в экологическую обстановку региона.

На территории поселка Аксеново функционирует две котельные, работающие на твердом топливе- угле. В Усть-Ишиме работает предприятие по переработке древесины и производству фанеры.

Исходя из вышеизложенного, можно предположить, что на территории поселка есть проблемы загрязнения окружающей среды, а именно воздуха.

Цель работы:

Исследовать загрязнения атмосферного воздуха п. Аксеново промышленными предприятиями близлежащих городов и иных населенных пунктов.

Задачи:

Выявить источники загрязнения атмосферного воздуха на территории п. Аксеново.

Определить степень загрязнения атмосферного воздуха различными источниками

Методы исследования:

Теоретические

Эмпирические

1. Глава 1.

Аналитический обзор литературы.

1.1 3начение антропогенного влияния на окружающую среду.

.

При работе над проблемой выбросов в атмосферу, прежде всего, встает вопрос о том, насколько совершенна очистка газов и какое количество примесей могло сохраниться, т.к. полное отделение всех загрязнений антропогенного характера практически невозможно.

Достижение этой цели нереально и потому, что загрязнения (например,оксид серы) создаются также самой природой, независимо от деятельности человека. Предельные концентрации этих соединений должны устанавливаться в первую очередь с учетом того обстоятельства, что основным критерием является ущерб для живых организмов.

Таблица 1

Перечень некоторых выбросов природного и антропогенного

характера.

Хотя в глобальном масштабе изменения природной среды, вызванные деятельностью человека, количественно незначительны, они заметно отличаются по скорости протекания от изменений, вызванных естественными причинами. Естественные изменения по сравнению с продолжительностью человеческой жизни протекают крайне медленно и внешне почти незаметны. Антропогенное вмешательство, напротив, проявляется весьма быстро, что особенно заметно в последнее столетие. Обогащение земной атмосферы кислородом от 1% до 21% продолжалось от одного до полутора миллиардов лет, что составляет, примерно, 0,004% в 200000 - 300000 лет. В тоже время в результате человеческой деятельности содержание углекислого газа в воздухе увеличилось на 0,004% в течение последних десятилетий.

Другая особенность антропогенного воздействия на природу состоит в том, что при этом образуется ряд высокотоксичных продуктов, опасных для человека, и для всего живого. Возникновение подобных веществ может быть связано как с накоплением природных элементов или соединений, обладающих токсичностью, так и с получением новых веществ, представляющих опасность для биосферы.

В первом случае примером служит загрязнение природной среды солями тяжелых металлов (свинец, хром), галогеносодержащих органических соединений и т.п.

Загрязнение - это привнесение в природную среду или возникновение в ней новых, чужеродных ей веществ.

Существуют различные классификации загрязнений среды:

• По свойствам загрязнителей (физические, химические, биологические и т.п.)
• По состоянию загрязняющего вещества (газ, жидкость, твердые отходы и т.п.)
• По стойкости загрязнения в естественной среде (разрушаемые и не разрушаемые);
• По качеству и виду среды, где распространяется загрязнение (атмосфера, гидросфера, литосфера).

Разделение это условное, поскольку в реальных условиях человек и экологические системы подвергаются воздействию не отдельных загрязнителей, а их комбинации, включающее химические, физические и биологическиесоставляющие. Этот факт многократно усиливает «давление» на экологические системы и человека. Некоторые звенья и уровни экосистем, а порой и отдельные экосистемы в целом, не выдерживают подобного воздействия и разрушаются.

Таким образом, важнейшая сторона экологической проблемы связана с загрязнением биосферы, изменением физических, химических, биологических параметров поверхности нашей планеты.

1.2. Основные антропогенные источники кислотообразующих выбросов

Главные кислотообразующие выбросы в атмосферу - диоксид серы SO2(сернистый ангидрид, или сернистый газ) и оксиды азота NOx(монооксид, или оксид азота N0, диоксид азота NO2и другие).

Природными источниками поступления диоксида серы в атмосферу являются главным образом вулканы и лесные пожары. Общее количество диоксида серы антропогенного происхождения в атмосфере сейчас значительно превышает его естественное поступление и составляет в год около 100 млн т. При сжигании каждого миллиона тонн угля выделяется около 25 тыс. т серы главным образом в виде ее диоксида (до триоксида окисляется менее 3% серы); в 4-5 раз меньше окисленной серы дает сжигание мазута.

Данные мониторинга воздушной атмосферы свидетельствуют об увеличении в последние годы доли выбросов азотных соединений и закисление атмосферных осадков.

Содержанию оксидов азота стали уделять внимание лишь после обнаружения озоновых дыр в связи с открытием азотного цикла разрушения озона.

Природные поступления в атмосферу оксидов азота связаны главным образом с электрическими разрядами, при которых образуется NO, впоследствии - NO2. Значительная часть оксидов азота природного происхождения перерабатывается в почве микроорганизмами, то есть включена в биохимический круговорот.

Оксиды азота техногенного происхождения образуются при сгорании топлива.

Дополнительный источник таких выбросов - сельское хозяйство, интенсивно использующее химические удобрения, в первую очередь содержащие соединения азота. Вклад этой отрасли мирового хозяйства в загрязнение атмосферы оксидами азота учесть трудно, по некоторым данным, поступление оксидов азота в атмосферу с сельскохозяйственных полей сопоставимо с промышленными выбросами.

1.3. Загрязняющие вещества и здоровье населения.

Загрязнение природной среды изменяет установившееся в течение длительной эволюции ее качества и приводит к ухудшению здоровья человека. Воздействие атмосферного загрязнения на здоровье человека можно подразделить на два вида в зависимости от времени проявления эффекта:

Острое воздействие - сказывается в период или непосредственно вслед за повышением концентрации токсического вещества;

Хроническое воздействие - результат проявляется не сразу, а через некоторое время, иногда через годы.

В обоих случаях загрязнения могут быть непосредственной причиной заболевания или оказывать неспецифическое отягощающее воздействие, т.е. выступать провоцирующим фактором. Смог, например, является острым провоцирующим фактором, а пыль, содержащая ароматические углеводороды,- специфическим этиологическим фактором, вызывающем при длительном и частом воздействии развитие злокачественных новообразований.

В последние годы отрицательное влияние атмосферных загрязнений на здоровье людей стало особенно значительным, и связано это с изменением основных путей поступления чужеродных веществ - ксенобиотиков - в организм. На всем протяжении эволюции животных и человека главными воротами проникновения в организм ксенобиотиков оставался желудочно-кишечный тракт. Сформировались и соответствующие механизмы обезвреживания проникающих из кишечника в кровь чужеродных веществ: защитную функцию приняла на себя печень. Она обеспечивает постоянство внутренней среды организма. Однако, доказано, что гораздо опаснее проникновение в организм токсических веществ через легкие, чем через желудочно- кишечный тракт. Это обстоятельство учитывается при определении ПДК загрязнителей воздуха.

Таблица 2

Максимально разовые ПДК загрязнителей для растений, человека и биосферы

Диагностикой состояния окружающей среды в организме занимается Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет). По данным Росгидромета за последние десять лет средние концентрации пыли, сажи, аммиака, сероводорода и некоторых других веществ снизилось на 5-40%, зато содержание оксида азота и оксида углерода возросло на 3-20%.

Воздух не соответствует норме в 187 городах, в которых проживает 65,4 миллиона человек- почти половина населения страны. Максимальные концентрации превышают 10ПДК в 66 городах, среди них такие крупные, как Братск, Иркутск, Красноярск и др. В Омской области 50% городского населения вынуждены дышать сильно загрязненным воздухом.

Естественно, это не может не отражаться на здоровье людей. Например, в организм через органы дыхания поступает около 50% соединений свинца. Под действием свинца нарушается синтез гемоглобина, возникает заболевание дыхательной и нервной системы.

2. Глава.2  Исследование атмосферного воздуха на территории п. Аксёново Усть-Ишимского района.

2.1 Определение чистоты атмосферного воздуха.

Методика изучения снежного покрова:

  Выбирают пробную площадку размером 1.5x1,5 м. Внимательно рассмотреть внешний вид снега (цвет, вид, влажность, твердость). Вид и цвет устанавливают визуально. Градации снега: белый, беловато-серый, серый, голубовато-серый.

  Категории вида: свежевыпавший, ледяная корка, мелкозернистый, крупнозернистый.

  По влажности снег подразделяется на сухой (образует непрочные комья, ссыпается с лопаты, большей частью рыхлый и рассыпчатый) и влажный (очень липкий, хорошо лепится в снежок, может образовывать крупные шары и глыбы).

  Под твердостью снега понимают его сопротивление вдавливанию: очень мягкий (проникает четыре пальца), мягкий (проникает один палец), твердый (проникает карандаш), очень твердый (проникает линейка или лезвие ножа).

1.2. Методика определения физических свойств талого снега.

  Для определения прозрачности проб талой воды в стеклянный цилиндр диаметром 3 см высотой 30 см наливается определенное количество воды, через которую просматривается шрифт (печатный текст). Можно сравнить каждую пробу с контрольным образцом – дистиллированной водой. Вода может быть прозрачной, слабо мутной, сильно мутной. Перед замером воду необходимо взболтать. Прозрачность зависит от количества взвешенных частиц органического и неорганического происхождения и определяется высотой столба воды в цилиндре, сквозь который начинают читаться буквы.

 Для определения запаха в чистую широкогорлую колбу объемом 100 мл наливают исследуемую воду на 2/3 объема, прикрывают стеклышком, осторожно взбалтывают. Затем, сдвинув с колбы стеклышко, определяют запах воды.

  Интенсивность запаха воды (при 20° С не должна превышать двух баллов) определяем по пятибалльной системе .

Таблица 1. Пятибалльная система определения интенсивности запаха

Таблица 2. Определение характера запаха

  Качественную оценку цветности воды определяют в пробирке, сравнивая с образцом чистой воды  при дневном освещении. Единицей цветности служат особые градусы. Цвет чистой воды не должен превышать 40* по шкале цветности. При отсутствии видимой окраски вода считается бесцветной. Это вовсе не означает, что в ней нет примесей и загрязнений, просто они не оказывают влияния на окраску воды.            

Таблица 3.  Определение цвета воды

Наличие взвешенных частиц определяется фильтрованием воды через бумажный фильтр.

1.3.Методика определения химических  свойств талого снега.

  Для определения реакции водной среды талого снега необходим универсальный индикатор, полоску которого необходимо смочить в пробе и сравнить цвет со шкалой pH. Снег может иметь, как кислую, так и щелочную реакцию, в зависимости от преобладания тех или иных загрязняющих веществ. Если в снег попадают основания различных кислот, он приобретает кислотную реакцию. Присутствие соединений металлов, ароматических углеводородов защелачивает снег.

Для обнаружения органических веществ одну пробирку наливают 5 мл дистиллированной воды, в другую – исследуемую воду. В каждую пробирку прибавляют по капле 5% перманганата калия КМnО4. В пробирке с дистиллированной водой окраска сохранится. Исчезновение окраски в исследуемой воде указывает на присутствие в ней органических веществ (иногда неорганических восстановителей).

Для определения ионов железа Fe3+к 10 мл исследуемого талого снега прибавляют 1-2 капли соляной кислоты HCl, несколько капель пероксида водорода и 0,2 мл (4 капли) 50%-го раствора тиоцианата калия KNCS. Перемешивают и наблюдают за развитием окраски. Примерное содержание железа находят по таблице.

Таблица 4. Примерное определение ионов Fe3+ в пробах снега

Для определения ионов свинца Pb2+ (качественное) исследования производятся следующим образом. К 5 мл испытуемого раствора прибавить немного KI, после чего, добавив уксусной кислоты CH3COOH, нагреть содержимое пробирки до полного растворения первоначально выпавшего мало характерного желтого осадка PbI2. Охладить полученный раствор под краном, при этом PbI2 выпадет снова, но уже в виде красивых золотистых кристаллов.

Иодид калия (KI) дает в растворе с ионами свинца характерный осадок йодида свинца PbI2.

Для определения ионов меди Cu2+(качественное) в фарфоровую чашку поместить 3-5 мл исследуемого талого снега, выпарить досуха, затем прибавить 1 каплю концентрированного раствора аммиака NH3. Появление интенсивно синего цвета свидетельствует о появлении меди.

Дляиопределения ионов хлора Cl- (качественное) к 5 мл талого снега добавить 3 капли 10% раствора нитрата серебра AgNO3, подкисленного азотной кислотой HNO3. Образуется осадок или муть:

слабая муть – 1-10 мг/л,

сильная муть – 10-50 мг/л,

хлопья – 50-100 мг/л,

белый творожистый осадок > 100 мг/л.

Наличие сульфат-ионов, качественное определяли качественной реакцией с помощью хлорида бария. Наличие слабой опалесценции или выпавшего осадка свидетельствует о присутствии SO4 2-

2.2. Изучение снежного покрова.

  Для изучения снежного покрова были определены экспериментальные площадки в разных направлениях от школы. Всего заложили 4 площадки для наблюдений и взятия проб снега. Первая площадка находилась на школьной территории, вторая на обочине дороги у перекрестка, третья в лесу, четвертая у котельной.

    Сначала мы рассмотрели внешний вид и состояние снега.

Таблица 5. Описание пробной площадки

2.2.Исследования качественного анализа снега.

    Для определения качественного анализа снежного покрова сначала взяли пробы снега. Затем, когда снег растаял, мы определили качества талой воды. Такие как: мутность, запах, цвет. После анализа у нас получились следующие результаты.

Таблица 6. Показатели качества проб снега

2.3. Результаты химического анализа талой воды.

    После того как провели определение качественных характеристик талой воды мы приступили к химическому анализу оставшихся образцов растаявшего снега. Согласно методикам из каждой пробы мы взяли по несколько капель воды и подействовали ими на полоски универсального индикатора, чтобы определить рН каждого образца. А затем, для определения наличия в растворах солей, мы к каждому образцу воды прилили раствор нитрата серебра. По появлению осадка или помутнению можно судить о наличии хлорид-ионов в талой воде и соответственно в образцах снега.

Таблица 7. Результаты химического анализа проб талого снега

Выводы

По результатам проведенного исследования были сделаны следующие выводы:

1.Самым чистым участком является площадка №3, это снег, взятый на территории леса, удаленного от трассы и посёлка. Антропогенное воздействие человека здесь не сказалось. О чистоте воздуха в лесу свидетельствует также наличие лишайников.

2.Самым грязным является участок №4, расположен возле котельной работающей на угле. Ежегодно здесь сжигается 300т угля, что для небольшого посёлка немаленькая цифра.

3.На территории школы все показатели чистоты снега находятся в норме, исходя из этого, можно говорить об относительной чистоте атмосферы, соответственно учащиеся дышат незагрязненным воздухом, что в свою очередь благотворно влияет на их здоровье;

4. В образце, взятом у дороги также показатели оказались в пределах нормы, возможно из-за того, что выпадающие осадки снизили концентрацию вредных веществ в снеге. Немаловажным является  то, что в посёлке небольшое число транспортных средств.

5. В целом, можно сказать, что в п. Аксёново воздух чистый, т.к. он со всех сторон окружен тайгой, на территории посёлка нет предприятий. Для получения более точных результатов исследование нужно проводить в течение года.

Заключение:

Загрязнителями атмосферы могут быть вещества в твердом, жидком и газообразном состоянии. Так как аэрозоли и газообразные примеси улавливаются атмосферной влагой, то атмосферные осадки могут быть использованы для изучения степени загрязнения атмосферы на данной территории.

  Снег является накопителем загрязнений, поэтому позволяет оценить степень загрязнения атмосферы за несколько месяцев. Исходя из этого объектом изучения был выбран верно. Для чистоты эксперимента, следует продолжить работу и сделать в течение зимы серию опытов. Также, целесообразным является применение других методов оценки качества воздуха, например методом лихеиндикации, т.к. пока в работе отражено лишь наличие лишайников на одной из исследуемых территорий, но не изучен видовой состав. Данная работа может дополняться в процессе изучения биологии, географии, химии.

Список использованной литературы:

1. Боровский Е.Э. Человек и природа // Химия в школе. №8. 2004
2. Боровский Е.Э. проблемы экологии: промышленность и бытовые отходы. //

Химия в школе №10. 2004

3. Боровский Е.Э. Основы международного экологического права. //Химия в школе №7. 2004
4. Игнатьева С.Ю. ролевая игра «Международный конгресс по охране атмосферы».//Химия в школе №5. 2004
5. Израэль Ю.А., Назаров И.М., Филиппова Л.М. Кислотные дожди. - Л.: ГИДРОМЕТЕОИЗДАТ, 1989. - 270 с.
6. Меннинг У.Д. Биомониторинг загрязнения атмосферы с помощью растений. - Л., 1985.-134 с.
7. Справочные материалы Госкомэкологии 2000-2003.
8. Химия и экология 8-11 класс./ сост. Фадеева Г.А. Волгоград: «Учитель»; 2004г. стр.118
9. Химия (неорганическая химия 8-11 класс), М.: «Первое сентября», 2003 -стр. 296