ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА Экологическая оценка приоритетных (основных) источников загрязнений воздушной среды местности

21

Отечество - 2014

Министерство образования и науки Российской Федерации

Министерство общего и профессионального образования Ростовской области

Всероссийский конкурс исследовательских краеведческих работ учащихся «Отечество»

Номинация «Экологический туризм»

Экологическая оценка

приоритетных (основных) источников загрязнений

воздушной среды местности

Подготовил:

Гуцалов Константин Михайлович

учащийся 11 класса

МБОУ Николо- Березовской СОШ

Адрес ОУ: 347123

Ростовская область,

Милютинский район х. Николовка

пер. Школьный, 2

Адрес учащегося: 347123

Ростовская область,

Милютинский район х. Антоновка

ул. Твердохлебовка д.14

тел. 89282968640

Руководитель:

Адамова Светлана Алексеевна

учитель биологии и химии

МБОУ Николо- Березовской СОШ

Адрес ОУ:347123

Ростовская область,

Милютинский район х. Николовка

пер. Школьный, 2

тел. 8 (863)8945122

х. Николовка

2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Введение 3-5

2. Основная часть 5-11

   1. Характеристика приоритетных загрязнителей воздушной среды 6-7

   2. Экспресс-анализ приоритетных загрязнителей воздуха местности 7-9

   3. Результативность и выводы комплексного анализа заданных сред исследования 10

3. Заключение 11

   1. Практическая реализация проекта 11

Список литературы

Приложения

I. ВВЕДЕНИЕ

«…Одной из важнейших глобальных проблем, волнующих человечество, стала проблема взаимодействия общества и природы. Становится всё очевиднее, что дальнейшее развитие человека должно сопровождаться коренными преобразованиями социального характера, без которых противоречие между обществом и природой перерастает в антогонизм, угрожающий самой жизни на нашей планете».

В.И. Вернадский

Актуальность: На территории России из-за быстрых темпов развития промышленности и большого числа транспортных средств каждый день израсходуется в 5 раз больше кислорода, чем за последние 2 тысячи лет. Из-за исключительно быстрого потребления классических видов топлива увеличивается содержание углекислого газа в атмосфере, что влечёт изменения в составе тропосферы. На территории нашей местности, как на любой территории РФ, главной причиной загрязнения воздушной среды остаётся автомобильный транспорт. Автомобиль является одной из важнейших составляющих транспортного обеспечения любой точки нашей страны. В то же время именно автомобильный транспорт создает проблемы, требующими комплексного решения, как на государственном уровне, так и местном. Так, экологические проблемы, связанные с использованием транспортных средств, актуальны не только для России в целом, но и для нашей локальной территории - Николо-Березовского сельского поселения. Опасность и возможность загрязнения воздушной среды поставила перед нами проблему создания основ рационального природопользования, которая заключается в мониторинге приоритетных (основных) источников поступления загрязнений воздушной среды локальной местности и разработки действенных методов для решения этой проблемы.

Цель: экологическая оценка (мониторинг) приоритетных (основных) источников поступления загрязнений воздушной среды Николо-Березовского сельского поселения Милютинского района Ростовской области, разработка и реализация практических методов решения данной проблемы.

Задачи:

1. Количественное определение приоритетных (основных) загрязнителей воздушной среды местности.

2. Сравнительный анализ данных, полученных в результате исследований.

3. Мониторинг источников загрязнения воздушной среды.

4. Предложение мер по снижению загрязнения воздушной среды местности.

Гипотеза: в своих исследованиях мы ищем подтверждение тому, что на состояние воздушной среды Николо-Березовского сельского поселения, и в частности на здоровье населения, в значительной мере влияют загрязнения, возникающие не только в результате эксплуатации автомобильного транспорта, но и в результате несанкционированных палов ТБО (а именно, листьев). Мы стремимся доказать, что экологическая безопасность любого поступка и действия, прежде всего, основываться на разумном, бережном и рациональном понимании и отношении ко всему окружающему.

Объект исследования: Приоритетные (основные) источники загрязнений воздушной среды Николо-Березовского сельского поселения Милютинского района Ростовской области: выхлопные газы автомобиля и дым, образующий в результате горения ТБО (листьев).

Участники проекта: члены экологического объединения «ГУРАН».

Изученность вопроса: На протяжении 2 месяцев мы занимались детальным изучением и анализом этой проблемы. Совместно с администрацией Николо-Березовского сельского поселения и нашей школы были разработаны и реализованы различные экологические акции, занятия, экскурсии и природоохранные мероприятий, позволившие практически реализовать полученные выводы.

Методы исследования: экспресс-анализ заданных проб на содержание углекислого газа и оксида азота.

Сроки проведения исследования: сентябрь-октябрь 2013 г.

Результаты и выводы:

1. В процессе экспресс-анализа было установлено, что состояние воздушной среды Николо-Березовского сельского поселения, и в частности здоровье населения, в значительной мере зависят от загрязнений, возникших не только в результате эксплуатации автомобильного транспорта, но и в большей степени от кратковременных несанкционированных палов ТБО (а именно, листьев).

2. Особо настораживает увеличение количества палов листьев в сухую теплую и безветренную погоду, что приводит к скоплению огромного количества едкого дыма, и ухудшение общей обстановки в населённом пункте.

3. Эта работа позволила провести разъяснительную работу с жителями населённого пункта по недопущению сжигания листьев на территории поселения; установлены общественные связи, позволяющие оказывать практическую составляющую этого проекта; дальнейшая реализации долгосрочной программы «Чистая территория».

Практическое значение проекта:

1. Проведение экологических акций «Не жгите, люди, листья»!, «Посади своё дерево!».

2. Проведение эколого-просветительской работы среди населения.

3. Мониторинг состояния воздушной среды населённого пункта.

II. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1. Характеристика приоритетных загрязнителей воздушной среды.

При анализе фактической ситуации я пришёл к выводу, что основными источниками поступления приоритетных загрязнителей в воздушную среду нашей местности являются: выхлопные газы автотранспорта (Приложение № 1 - рис.1)., продукты сгорания топлив и ТБО - листьев (Приложение № 1 - рис.2). Как при сгорании топлива в цилиндрах двигателей автомобилей, так и в дыме костров образуются нетоксичные (водяной пар, углекислый газ) и токсичные вещества (к ним относятся окись углерода СО, окиси азота (NO и NO₂) и другие вещества). Кроме перечисленных веществ, вредное воздействие на организм человека оказывают и канцерогенные вещества - соединения свинца, аммиак, сажа и альдегиды. Один автомобиль ежегодно поглощает из атмосферы в среднем более 4 т кислорода, выбрасывая при этом с отработанными газами примерно 800 кг угарного газа, 40 кг оксидов азота и почти 200 кг различных углеродов. При отравлении оксидом углерода появляются головные боли, удушье, боли в животе и рвота, сонливость, учащенное сердцебиение. Оксид азота в соединении с водяными парами образует азотную кислоту, которая раздражает легочную ткань, что приводит к хроническим заболеваниям. Диоксид азота раздражает слизистую оболочку глаз, легких и вызывает необратимые изменения в сердечнососудистой системе. Оксиды азота представляют опасность для листьев растений. Анализируя научную литературу, я определил, что при определении количественных и качественных показателей загрязнителей воздушной среды необходимо использовать следующих дополнительных данных: ПДК конкретного вещества, а также класс опасности загрязнителя-токсиканта. Определение количественного показателя загрязнителя воздуха в определённой среде (экспресс-анализ, с использованием индикаторных трубок и насоса-пробоотборника) приносит много прямой и косвенной информации о возможной степени загрязнения атмосферы (Приложение № 1 - рис.3). Одним из необходимых условий для реализации практической составляющей нашего проекта был ряд мероприятий, позволяющих реально оценить ситуацию:

1. Отслеживание количественного учёта единиц автомобильного транспорта (члены отряда «Зелёный патруль» провели мониторинг единиц автотранспорта на самой оживлённой улице поселения (улица Молодёжная) за единицу времени - 20 минут). Результат следующий: было подсчитано - 33 единицы, что в совокупности можно отследить за 1 час, за 1 сутки и т.д.;

2. Проведение социологического опроса (Приложение № 1 - рис.4):

• Как Вы считаете в нашей местности воздух чистый?

• Как Вы считаете, что является в нашей местности основным источником загрязнения воздуха?

• Вы имеете средство передвижения (какое и сколько)?

• Вы часто палите костры для облагораживания своей территории?

• Какой автомобиль экологически безопасен, по вашему мнению, который работает на бензине или на газе?

• Что Вы сделаете, если увидите, что соседи палят мусор, листву или что-то другое?

Анализ результатов соцопроса показал, что большинство местного населения считают воздух чистым, кроме осеннего периода, когда начинается листопад. 97 % респондентов имеют средства передвижения, из них 54 % имеют два и более. В тоже время большинство людей осознают опасность загрязнения воздушной среды, но реагировать в случае сжигания мусора соседом отказываются, так как видимо сами часто используют этот способ утилизации отходов.

2.2. Экспресс-анализ приоритетных загрязнителей воздуха местности.

Количественная оценка приоритетных загрязнителей воздуха местности проводилась с использованием метода учебного моделирования - экспресс-анализа. Данный метод (тест-система) применяется, как безаспирационное средство полуколичественного химического контроля загрязненности воздуха, то есть работает в следящем режиме как индивидуальный химический дозиметр (Приложение № 1 - рис.5, рис. 6, рис. 7). Методика экспресс-анализа подробно описана в Приложении № 2.

Протокол определения основных токсичных веществ в отработавших газах бензинового двигателя автомобиля

Наименование источника: выхлопные газы автомобиля.

Место взятия пробы: улица, прилегающая к школе.

Кем взята проба: учащиеся 11 класса (члены отряда «ГУРАН»)

Дата взятия пробы: 21.10.2013, 11.15 ч.

Условия хранения пробы: проба выхлопных газов автомобиля была собрана в полиэтиленовый мешок (чистый, сухой и целый), не допуская избыточного давления в мешке во избежание быстрой утечки воздуха, анализ был проведен на открытом воздухе в течение 3 минут.

Дата и время проведения анализа: 21.10.2013 11.18.ч.

Класс опасности

Загрязнитель

Условия анализа

Концентрация газа

ПДК

мг/м³

Температура

Атмосферное давление, мм рт.ст.

мг/м³

% об.

-

Оксид углерода (IV)

11 С

763

1100000 мг/м³

11, 0

10000

(до 5 %)

2

Оксид азота (IV)

5,0 мг/м³

0,5

0,04

Протокол определения основных токсичных веществ

в продуктах горения ТБО

Наименование источника: продукты горения ТБО (листьев).

Место взятия пробы: улица, прилегающая к школе.

Кем взята проба: учащиеся 11 класса (члены отряда «ГУРАН»)

Дата взятия пробы: 25.10.2013, 13.15 ч.

Условия хранения пробы: проба продуктов горения была собрана в полиэтиленовый мешок (чистый, сухой и целый), не допуская избыточного давления в мешке во избежание быстрой утечки воздуха, анализ был проведен на открытом воздухе в течение 3 минут.

Дата и время проведения анализа: 25.10.2013 13.18.ч.

Класс опасности

Загрязнитель

Условия анализа

Концентрация газа

ПДК

мг/м³

Температура

Атмосферное давление, мм рт.ст.

мг/м³

% об.

-

Оксид углерода (IV)

14 С

765

1700000 мг/м³

17, 0

10000

(до 5 %)

2

Оксид азота (IV)

10,0 мг/м³

0,10

0,04

Из приведённых статистических данных определяем, что в исследуемых пробах наблюдается превышение ПДК исходных веществ в несколько раз, наибольшее значение вредных веществ обнаружилось в дыме костра. Так, что вполне логично определяем, что санитарные правила оправдано запрещают сжигать опавшую листву в пределах населенных пунктов - впрочем, как и любого другого мусора.

2.3. Результативность и выводы комплексного анализа заданных сред исследования.

В процессе комплексного анализа приоритетных источников загрязнений воздушной среды местности, было установлено, что основные причины загрязнения воздуха заключаются в неполном и неравномерном сгорании топлива в двигателях автомобиля (бензиновых и дизельных), а также при сжигании погибшей листвы (где происходит возвращение в процессе горения в атмосферу токсичных химических элементов, поглощенных деревьями вместе с выбросами промышленных предприятий и транспортными выхлопами). Экологи приводят статистику: одна тонна тлеющих листьев выделяет около 30 кг оксида углерода. Час нахождения у костра из опавших листьев равен пятичасовому пребыванию на автомагистрали. Исходя из этого, мы предлагаем реальные практические меры по недопущению увеличения концентрации этих веществ в воздушной среде:

1. Чтобы автомобиль с полным основанием можно было назвать экологически чистым, необходимо использовать экологически чистое топливо. И газ отвечает этому требованию. Применение газа заметно снижает по сравнению с бензином суммарную токсичность отработавших газов. Газовое топливо сгорает полнее, поэтому концентрация оксида углерода в выхлопе газового двигателя в несколько раз меньше (Приложение № 3 - рис.8). Можно отметить, что и газовые, и бензиновые автомобили выбрасывают в атмосферу одинаковое количество углеводородов. Для здоровья человека опасны не сами углеводороды, а продукты их окисления.

2. Разъяснительная работа, убеждения и, наконец, запрет самые действенные меры по недопущению сжигания листвы в пределах населённых пунктов. Однако, если они не дают должных результатов, тогда необходимо прибегнуть к крайним мерам - денежным штрафам. Областной закон «Об административных правонарушениях» предусматривает штраф в размере от 100 до 1000 рублей для обычных граждан, от 500 до 3000 рублей - для должностных лиц и от 5000 до 20000 рублей - для юридических. Если костер из листьев «случайно» становится причиной пожара, размер штрафа возрастает многократно.

III. ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

1. Практическая реализация проекта.

Наша работа носит исследовательский характер, и поэтому главная цель состоит в том, чтобы донести до населения результаты нашей деятельности и поэтому предлагаем практическую реализацию нашего проекта:

- Проведение PR-акции «Не жгите, люди, листья»! (Приложение № 3 - рис.9).

- Проведение экологической акции «Посади своё дерево!» (Приложение № 3 - рис.10).

- Разработка, изготовление и установка предупреждающих табличек, буклетов с текстом: «Уважаемые жители! Опавшая листва - это не мусор, а будущее удобрение для ваших растений»! Беседа учащихся с населением о том, что у рачительного хозяина осенняя листва в дым не уходит, а к весне перегнивает на компостной куче. Так что весной можно абсолютно бесплатно удобрить грядки замечательным перегноем (Приложение № 3 - рис.11).

-Проведение презентации результатов проекта на заседании членов экологического объединения «ГУРАН» и на родительском собрании (Приложение № 3 - рис.12).;

- Опубликование результатов деятельности в средствах массовой информации (газете «Луч»);

- Ознакомление с результатами исследований администрации Николо-Березовского сельского поселения для реализации долгосрочной программы «Чистая территория».

Список литературы:

1. Аксёнова М.А., Энциклопедия. Биология. - «Аванта+» 2007 г.

2. Боголюбов А.С., Комплексная экологическая оценка антропогенных воздействий на местность. - «Экосистема», 1999 г.

3.Китанович Б.Е., Планета и цивилизация в опасности. - «Мысль», 1995 г.

4. Криксунов Е.А., Пасечник В.В., «Основы экологии». - «Дрофа» 1995 г.

5. Муравьёв А.Г., Руководство по применению мини-экспресс лаборатории «Пчёлка-У». - «Крисмас +», 2006 г.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение № 1

Рис.1. Выхлопные газы автомобиля

Рис.2. Сжигание опавшей листвы

Рис.3. Экспресс-анализ, с использованием индикаторных трубок

и насоса-пробоотборника

Рис.4 Социологический опрос населения

Рис.5 Взятие пробы заданной среды исследования

Рис.6. Экспресс-анализ приоритетных загрязнителей воздушной среды

Рис.7. Химический контроль загрязненности воздуха оксидом азота (IV)

Приложение № 2

Методика экспресс-анализа загрязнителей воздуха

в заданных средах исследования.

В работе использована методика, изложенная А.Г, Муравьевым (Руководство по применению мини-экспресс лаборатории «Пчёлка-У». - «Крисмас +», 2006).

Цель: оценка содержания двуокиси углерода и оксидов азота через количественной определение содержания с помощью индикаторных трубок.

Объекты исследования: заданные среды исследования.

Место проведения: улица, прилегающая к автодороге и роща

Оборудование: индикаторные трубки для определения оксида углерода (IV) и оксида азота (IV) (опыт выполняется с помощью комплекта-лаборатории серии «Пчёлка-У» (состоящий из набора индикаторных трубок и насоса-пробоотборника), насос-пробоотборник, термометр, секундомер.

Ход работы:

Перед началом работы повторяем правила по т/б в экологической лаборатории (применение индикаторных трубок и насоса-пробоотборника). Экспресс-анализ выполняют последовательно, сначала определяют в них оксид углерода (IV), а затем оксид азота (IV).

1. Приготовьте и расправьте полиэтиленовый мешок. Осмотрите его, он должен быть чистым, сухим и целым.

2. Наденьте мешок на3-5 секунд на выхлопную трубу глушителя автомашины с работающим двигателем, и наполните мешок выхлопными газами.

3. Герметично зажмите рукой горловину мешка, не допуская избыточного давления в мешке во избежание быстрой утечки воздуха.

4. Вскройте индикаторную трубку на оксид углерода (IV), а затем оксид азота (IV) с обоих концов, используя отверстие на головке насоса. Обратите внимание на первоначальный цвет наполнителя индикаторных трубок.

5. Подсоедините индикаторную трубку со стороны выхода воздуха к насосу.

6. Приоткройте пакет и быстро поместите туда индикаторную трубку вместе с часть насоса, после чего закройте его плотно.

7. Прокачайте через индикаторную трубку в количестве 3 прокачиваний по 100 кубических сантиметров, при продолжительности цикла прокачивания около 1 минуты.

8. Отметьте изменение окраски наполнителя и длину прореагировавшего столбика наполнителя. Расположите индикаторную трубку рядом со шкалой, изображённой на этикетке, и определите величину концентрации оксида углерода (IV), а затем оксида азота (IV).по границе столбика, изменившего окраску.

9. Полученные результаты обобщите (при необходимости пересчитайте концентрацию из мг/м3 в объемные %). Сделайте выводы о содержании загрязнителей в заданных средах.

Приложение № 3

Рис.8. Дымность выхлопных газов зависит от вида топлива

Рис.9. PR-акция «Не жгите, люди, листья»!

Рис.10. Экоакция «Посади своё дерево!»

Рис.11. Просветительская работа среди населения отряда «Зелёный патруль»

Рис.12. Презентации результатов проекта на заседании членов экологического объединения «ГУРАН»