Исследовательская работа : "Определение загрязнения воздуха по снежному покрову"
творческая работа учащихся по экологии на тему

Государственное бюджетное образовательное  учреждение города Москвы средняя общеобразовательная школа «Школа здоровья» № 473

Определение загрязнения воздуха по снежному покрову

Автор:

                                                                        Погуляева Елизавета Олеговна

                                                                                 Руководитель:

                                                                         учитель биологии

                                                                         Ситникова Елена Николаевна

г. Москва, 2013

Содержание

Введение ___________________________________________________3

          1. Материалы и методики исследований__________________________5

1.1.Методика изучения снежного покрова________________________5

1.2.Методика определения физических свойств талого снега________5

1.3.Методика определения химических свойств талого снега_______ 8

2.Результаты исследования____________________________________9

2.1. Изучение снежного покрова________________________________9

2.2.Исследования качественного анализа снега___________________10

2.3.Результаты химического анализа талой воды__________________11

Выводы____________________________________________________12

Библиографический список____________________________________13

Приложения ________________________________________________14

Введение

  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 своего изучения я выбрала снеговой покров около школы ( возле входа в здание, со стороны спорт площадки) и на обочине дороги, проходящей недалеко от школьной территории.

  Выбор данной темы изучения был не случайным. Во-первых , снег является хорошим  накопителем всех веществ попавших в него. Во-вторых, исходя из полученных результатов можно давать оценку экологического состояния снега, а в последующем и воды, которая попадает в почву. В-третьих, можно сделать анализ загрязнителей по характеру происхождения (природные и антропогенные).

  Цель исследования: изучить экологическое стояние снежного покрова на школьной территории и возле ближайшей дороги; выяснить причины и характер загрязнений снега; по результатам работы сделать вывод о чистоте снега возле школы.

  Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:

1. сбор и изучение теоретического материала о строении, составе и свойствах снега;

2. установление таких характеристик талого снега, как прозрачность, запах, наличие осадка;

3. установление химического става талого снега: определение кислотности, обнаружение в пробах талого снега катионов металлов и анионов кислотных остатков;

4. по результатам исследований сделать вывод об экологическом состоянии снежного покрова вблизи школы.

  Школа и прилегающая к ней территория находится в г. Москва районе Капотня.

  В течение данного периода времени в атмосферу поступают различные загрязнители, которые вместе с осадками, зимой это в основном снег, выпадают на землю. Так как снег является хорошим накопителем различных веществ, то в его толще они сохраняются довольно длительное время без каких-либо изменений. Проанализировав обычный снег можно с уверенностью говорить о чистоте атмосферного воздуха в данном районе, так как снег аккумулирует все вредные вещества, попадаемые на почву из атмосферы в виде осадков.

    Основным и главным источником загрязнения окружающей среды в данном населенном пункте является автомобильный  транспорт. Сажа, соединения свинца, оксиды серы, азота, углерода и другие соединения в составе выхлопных газов от автомобилей поднимаются в воздух, а затем оседают на поверхности снежного покрова и остаются там до начала тепла. Кроме этого дороги зимой посыпают песком во избежании гололеда. Естественно песок остается в толще снега до весны.

  В течение зимы вредные вещества продолжают поступать в окружающую среду, так как деятельность человека продолжается круглый год. Определить какие именно вещества поступают в атмосферу и каковы последствия их влияния на окружающую среду можно в зимний период с помощью анализа снежного покрова данной территории. Сделав анализ можно точно определить загрязнение какими веществами наиболее опасно для здоровья человека и природы. Так же можно сделать прогноз о последствиях выбросов в атмосферу выхлопных газов и других твердых частиц.

1 Материалы и методика исследований.

1.1. Методика изучение 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

           Содержание взвешенных частиц определяется фильтрованием воды через бумажный фильтр и последующим высушиванием осадка в сушильном шкафу до постоянной массы.

  Содержание взвешенных частиц (в мг/л) в испытуемой воде определяется по формуле: (M1-M 2) х 1000 / V, где М1 - масса бумажного фильтра с осадком взвешенных частиц (г), М2 - масса бумажного фильтра (г), V - объем воды для анализа, в литрах.

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 в 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 определение 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.

Для  определение 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.

Для  определение сульфат ионов SO42- (качественное) к 5 мл талого снега добавить 4 капли 10% раствора соляной кислоты HCl и 4 капли 5% раствора хлорида бария BaCl2. 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.

2.Результаты исследования.

2.1. Изучение снежного покрова.

     Для изучения снежного покрова были определены экспериментальные площадки в разных направлениях от школы. Всего заложили 3 площадки для наблюдений и взятия проб снега. При  закладке учитывались близость к школе и чтобы можно было сравнить со снежным материалом, явно загрязнённым. Площадки распределили следующим образом: 1-я—около входа в школу; 2-я—со стороны спортивной площадки; 3-я—на повороте дороги, которая ведёт в школу (приложение 1).

    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

  После проведения всех работ и обсуждения полученных результатов были сделаны следующим выводы:

1.самым чистым участком является площадка №2, так как в зимний период здесь нет воздействия человека, а так же место находится на расстоянии от дороги и выбросы сюда не доходят;

2.самым грязным является участок №3, так как он расположен непосредственно рядом с проезжей частью, все загрязняющие вещества попадая в воздух постепенно оседают на поверхности снега, превращая его тем самым в смесь ядовитых веществ;

3.на пришкольной территории 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.все вещества, попавшие в снег возле дороги весной попадут частью в почву;

5.анализ снега показал, что в воздухе содержится очень большое количество различных вредных веществ, которыми учащиеся дышат по дороге в школу и домой, это может привести к неблагоприятным последствиям и проблемам с здоровьем;

6.загрязнение атмосферного воздуха в данной местности имеет антропогенный характер, большей частью это выхлопные газы автомобилей, со всеми ядовитыми веществами.

Библиографический список

1. Ашихмина Т.Я. Школьный экологический мониторинг.- Москва.: АГАР, 2000 – 245с.
2. Дядюн Т.В. Практикум «Мир воздуха». Ж. «Биология в школе», № 1, 2001.
3. Самкова В.А. Мы изучаем лес. Ж. « Биология в школе», № 7, 2003.
4. Чернова Н.М., Былова А.М. Экология. Учебное пособие для педагогических институтов.- Москва: Просвещение, 1988 – 251с.
5. Чижевский А.Е. Я познаю мир. Детская энциклопедия. Экология. –Москва: Издательство АСТ, 1999 – 260с.