Комплексная оценка экологического состояния микрорайона

Фамилия, имя автора статьи Самохин Александр Класс 11в
Название ОУ Муниципальное бюджетное общеобразовательное
учреждение лицей №5 города Ельца Липецкой области
Фамилия, имя, отчество руководителя Алексеева Елена Николаевна
Тема работы: Комплексная оценка экологического состояния микрорайона
МБОУ лицея №5 г. Ельца
e-mail: facel21@mail.ru
Комплексная оценка экологического состояния микрорайона МБОУ лицея
№5 г. Ельца
Одна из остро стоящих на сегодняшний день экологических проблем –
загрязнение атмосферы. Сильно загрязняют атмосферу продукты неполного
окисления бензина в двигателях внутреннего сгорания, керосина
в
турбореактивных двигателях, солярки – в дизельных. Даже исправно работающий
двигатель не спасает атмосферу от загрязнения. В выхлопных газах обнаружено
более двухсот веществ. Наиболее опасны оксиды азота, угарный газ, бензопирен и
др. Эти вещества делают воздух городов весьма опасным для здоровья их жителей.
Кроме того, наполнение их в атмосфере усиливает парниковый эффект и обостряет
другие экологические проблемы.
Это обусловило тему нашей работы «Комплексная оценка экологического
состояния окружающей среды микрорайона МБОУ лицея №5 г. Елец».
Проблема которого может быть сформулирована следующим образом, каково
влияние автотранспорта на экологическое состояние окружающей среды
микрорайона МБОУ лицея №5 г Елец.
Решение этой проблемы составляет цель исследования: выяснить, насколько
актуальна проблема загрязнения окружающей среды для микрорайона МБОУ лицея
№5 г. Елец.
Объект исследования – окружающая среда микрорайона МБОУ лицея №5 г
Елец.
Предмет исследования – комплекс факторов, определяющих экологическое
состояние окружающей среды микрорайона МБОУ лицея №5 г Елец.
Нами выдвинута гипотеза: экологическое состояние окружающей среды
микрорайона МБОУ лицея №5 не может быть благоприятной из-за близкого
расположения двух автодорог по прилежащим улицам Героев и Свердлова.
В соответствии с проблемой, предметом, объектом и целью исследования,
были выдвинуты следующие задачи: определить интенсивность и состав
транспортного потока на контрольных участках; рассчитать количество топлива
разного вида, сжигаемого двигателями автомашин;
рассчитать количество
образованных вредных веществ по бензину; определить физические характеристики,
качественный и количественный состав талого снега, почвы, растительности,
атмосферы;
1. Состав выхлопных газов и влияние их на здоровье человека
В 2010 году объём загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу
Липецкой области автотранспортом, составил по разным данным от 154000 до
210000 тонн. Это на 15000 – 16000 тонн больше, чем в предыдущем 2009 году.
Выхлопные газы автомобилей стали сильнее загрязнять воздух Липецкой области в
результате того, что в регионе стало на 14400 машин больше. [14]
В выхлопных газах содержится около 200 химических соединений. Среди них
вещества как безвредные для организма человека (азот N2, кислород O2, водяные
пары H2O, углекислый газ CO2), так и весьма токсичные соединения, в том числе
канцерогены (вещества, повышающее вероятность возникновения злокачественных
новообразований (опухолей).
Кто подвержен влиянию? Наибольшее влияние выхлопные газы оказывают
на водителей и пассажиров автотранспорта, особенно тех, кому подолгу приходится
стоять в пробках. Среди пешеходов, больше всех страдают дети, так как наибольшая
концентрация вредных веществ происходит в приземном воздушном слое, как раз на
уровне дыхательных путей ребенка.
2. Исследование экологического состояния окружающей среды
Автомобиль – один из главных источников загрязнения окружающей среды в
больших городах. Отработанные газы двигателей внутреннего сгорания содержат
более 200 вредных веществ и соединений, в том числе и канцерогенных. Среди
веществ, вызывающих химическое загрязнение воздуха, наиболее распространены и
опасны оксиды азота, серы, угарный газ, углеводороды, тяжелые металлы, сажа –
продукт неполного сгорания топлива. [14]
В данной части работы проведено исследование влияния выхлопных газов
автомобилей на экологическое состояние микрорайона лицея №5.
2.1. Определение содержания количества вредных веществ,
выбрасываемых в атмосферу автотранспортом
Лицей №5 расположен в Центральном федеральном округе (ЦФО), городском
округе «Город Елец» (рис. 1).
Лицей №5 расположен в центре квадрата,
ограниченном улицами Коммунаров, Спутников,
Свердлова, Героев. Ближайшие к школе дороги
находятся на улицах Героев и Свердлова.
Определение
количества
единиц
автотранспорта, проходящего по контрольному
участку исследования.
1. На выбранном для исследования участке
длиной 100 м, неоднократно производился
подсчет автомобилей, движущихся в оба
направления. Работа производилась в утренние, дневные и вечерние часы
следующим образом: занималось место у исследуемого участка, и в течение 15
минут в отдельный бланк заносились данные о проезжающем транспорте.
Исследуемый участок дороги по улице Героев находится на расстоянии 170 метров
от здания школы; контрольный участок «дорога перед школой» - 50 метров.
На основе пятикратного проведения эксперимента были получены
усредненные характеристики транспортного потока, представленные в таблице.
Таблица 1. Среднесуточный поток автотранспорта на контрольных участках
Грузовые и легковые
Грузовые автомобили
Контрольный
автомобили, работающие на и автобусы, работающие на
участок
бензине
дизельном топливе
Ул. Героев
371
34
Ул. Свердлова
Дорога перед
школой
352
32
80
-
Примечание: санитарные требования по уровню загрязнения допускают
поток машин в жилой зоне интенсивностью не более 200 автомобилей в час.
В таблице представлен расчет количества загрязняющих веществ,
выбрасываемых в атмосферу исследуемым количеством автомобилей, проезжающих
на контрольном участке за сутки.
Таблица 2. Количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу
Тип топлива
Бензиновое
топливо
Дизельное
топливо
Контрольный
участок
Количество
автомобилей в
сутки за час
Количество выделившихся загрязняющих
веществ
CO, л/ч
NO2, л/ч
CxHy, л/ч
Pb2+, г/ч
Ул. Героев
371
2,226
0,1484
0,371
0,9275
Ул. Свердлова
352
2,112
0,1408
0,352
0,88
Дорога у школы
80
0,48
0,032
0,08
0,2
Ул. Героев
34
0,1904
0,0204
0,05032
0,34
Ул. Свердлова
32
0,1792
0,0192
0,04736
0,32
Дорога у школы
-
-
-
-
-
Вывод: полученные результаты говорят о том, что среднесуточный
транспортный поток на ул. Героев и ул. Свердлова намного превышает санитарные
нормы. Следовательно, наблюдается превышение количества вредных веществ,
выбрасываемых в атмосферу работающими автомобильными двигателями. На
дороге при подъезде к школе обстановка благоприятная.
2.2. Определение содержания свинца в опавших листьях
Пробоотбор опавших листьев проводился 7 марта 2012 г.
Результаты эксперимента представлены в таблице:
Таблица 3. Наличие ионов свинца в листьях растений
Контрольный участок
Количество ионов свинца (Pb2+)
Ул. Свердлова
+
Ул. Героев
+
Дорога перед школой
+
Школьный двор
+
Вывод: Анализ показал, что соединения свинца присутствуют во всех
исследуемых образцах.
2.3. Определение содержания свинца и хлоридов в почвенной вытяжке
Вокруг крупных городов, металлургических предприятий, вдоль дорожных
магистралей и вокруг мест свалок промышленных отходов образуются зоны
загрязнения почвы свинцом, мышьяком, висмутом, медью, кадмием и т. д. Поэтому
качественный химический анализ почвенного раствора является одним из простых и
доступных методов обнаружения «нежелательных элементов». [4]
Для качественного анализа почв было исследовано три образца, взятые из
разных мест: с придорожной полосы ул. Героев (проба №1), ул. Свердлов (проба 2),
с дороги перед школой (проба №3) и со школьного двора (проба №4). Пробоотбор
проводился 6 ноября 2009 г.
Результаты эксперимента представлены в таблице.
Таблица 4. Количество ионов свинца и хлора в почвенной вытяжке
Количество ионов
Контрольный участок
свинца (Pb2+)
хлора ( Cl- )
Ул. Спутников
-
-
Ул. Героев
-
-
Дорога перед школой
-
-
Школьный двор
Выводы: анализ показал, что в почвах не содержатся вредные примеси.
2.4. Определение загрязнений воздуха по снежному покрову
Основные агенты воздействия атмосферы на гидросферу – это атмосферные
осадки в виде дождя и снега. Снежные хлопья и дождевые капли захватывают
примеси и выводят их из атмосферы. Таким образом, осадки приводят к
уменьшению концентрации загрязняющих веществ в воздухе. Снежные хлопья за
счет большой поверхности адсорбции являются лучшими его очистителями. При
таянии снежного покрова примеси загрязняют водоемы. Снежный покров
накапливает в своем составе практически все вещества, поступающие в атмосферу.
Поэтому по результатам качественного анализа талого снега можно судить и об
атмосферном загрязнении. [1]
Отбор проб снега проводился методом конверта пластмассовой трубкой,
которую врезают на всю толщину снежного покрова до поверхности земли, после
чего вытаскивают со снегом, поддерживая ее снизу полиэтиленовой лопаткой.
Нижняя часть трубки тщательно очищается от частиц грунта. Проба снега из трубки
высыпается в полиэтиленовый мешок, подписывается номер пробы и снег
оставляется в пакете до полного таяния. После таяния снега и достижения талой
воды комнатной температуры, проба готова к проведению анализа.
Методика определения химических свойств талого снега
1. Определение кислотности.
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. [10]
Актуальную кислотность (рН) определяли специальным прибором: рН – метр
(приложение 4)
2. Обнаружение 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).(приложение 6)
3. Определение 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. Метод чувствителен, можно
определить до 0,02 мг/л. Качественная реакция протекает по ионному уравнению:
Fe3+ + 3NCS- = Fe(NCS)3
Таблица 9. Результаты химического анализа проб талого снега
№ пробы
рН
Органические
вещества
проба №1
6,5
проба №2
Ионы
Fe3+
Pb2+
Cu2+
Cl-
SO42-
лилово-розовое
окрашивание
-
-
-
-
-
6,5
лилово-розовое
окрашивание
-
-
-
-
-
проба №3
6,22
лилово-розовое
окрашивание
-
-
-
-
-
проба №4
6,03
лилово-розовое
окрашивание
-
-
-
-
-
проба №5
6,05
лилово-розовое
окрашивание
-
-
-
-
-
лилово-розовое
окрашивание
-
-
-
-
-
Контрольный
7
раствор
Проводя анализ на наличие катионов и анионов в пробах талого снега,
использовали в качестве контрольного раствора дистиллированную воду.
Выводы:

анализ физических свойств проб талого снега показал, что
наиболее близки дистиллированной воде по прозрачности и запаху проба № 3
( школьный стадион); механический осадок присутствует во всех пробах,
больше всего в пробе №2 (ул. Героев);

показатель рН близок к норме (для атмосферных осадков
нормально рН = 5,6) во всех пробах;

исследование химического состава проб талого снега показали
отсутствие во всех пробах органических веществ, сульфат и хлорид-ионов, а
так же ионов железа, меди, свинца;

самой чистой оказалась проба №3 (школьный стадион).
Заключение
1.
Рабочая гипотеза нашего исследования частично нашла свое
подтверждение: из-за близкого расположения двух автодорог по прилежащим
улицам: Героев и Свердлова экологическое состояние окружающей среды
микрорайона МБОУ лицея №5 нельзя считать благоприятной.
2.
Определение
интенсивности и состава транспортного потока на
контрольных участках показало, что среднесуточный транспортный поток намного
превышает санитарные нормы.
О превышении количества вредных веществ, выбрасываемых в
атмосферу
работающими
автомобильными
двигателями
свидетельствует
присутствие соединений свинца во всех исследуемых образцах опавших листьев.
4.
Анализ физических свойств проб талого снега показал, что
механический осадок присутствует во всех пробах, но больше всего в пробе №2 (ул.
Героев); по прозрачности и запаху пробы мало отличаются друг от друга и близки к
норме; наиболее близки дистиллированной воде проба № 3 (школьный стадион).
5.
Оценка состояния здоровья школьников показала, что за 4 года возросло
количество обучающихся болеющих бронхиальной астмой.
6.
При этом качественный и количественный состав талого снега и почвы
дает основание считать состояние окружающей среды микрорайона МБОУ лицея
№5 г. Елец отвечающей экологическим нормам.
7.
Химический анализ почв с контрольных участков показал отсутствие
ионов свинца и ионов хлора.
8.
Показатель рН во всех пробах близок к норме.
9.
Качественный анализ состава проб талого снега показали отсутствие во
всех пробах сульфат и хлорид-ионов, а так же ионов железа, меди, свинца.
10.
Необходимо проведение ежегодного экологического исследования
школьного микрорайона.
11.
Осенью следует собирать листья и уничтожать их. Причем экологически
целесообразно захоронять загрязненные листья, так как при сжигании все
накопленные вредные вещества, снова поступят в атмосферу.
12.
Для уменьшения загрязнения атмосферного воздуха владельцам
автотранспорта рекомендуется:
• переход, по возможности, на использование газобаллонных двигателей,
• качественная регулировка двигателя,
• использование нейтрализаторов отработанных газов,
• выбор рационального режима работы двигателя,
•
минимизация количества поездок на автомобиле, по возможности
объединение для совместных поездок с соседями или коллегами,
• для передвижения на небольшие расстояния - использование велосипеда
или пешеходные прогулки.
Литература
1.Боев В.М., Верещагин Н.Н., Дунаев В.Н. Определение атмосферных
загрязнений по результатам исследований снегового покрова // Гигиена и
санитария.-2003.-№ 5.-С.69-71.
2. Данилов-Данильян, В. И. Экологическая безопасность. Общие принципы и
российский аспект / В. И. Данилов-Данильян, М. Ч. Залиханов, К. С. Лосев. - Изд. 2е, дораб.- М: МППА БИМПА, 2007.- 288 с.
3. Дергольц В.Ф. Мир воды.-Л.Недра,1979
4.Геохимическая оценка загрязнения территорий городов химическими
элементами / Б. А. Ревич, Ю.Е. Сает, и др. -М., 1982. -112 с.
5. Ерёмченко, О. З. Учение о биосфере : учеб. пособие для студ. высш. учеб.
заведений / О. 3. Ерёмченко. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Издат. центр
«Академия», 2006. - 240 с.
6. Крупенио, Н. Н. Экологический мониторинг / Н. Н. Крупенио. - М.:
Маршрут, 2005. - 132 с
3.
7. Методическое пособие к программам экологического образования для
школ, гимназий, лицеев, вузов. Часть 2.Липецк,1997.
8.Общественный региональный экологический мониторинг природноантропогенных комплексов (ландшафтов) Липецкой области: Авт.-сост.: Н. В.
Пешкова.-Липецк, ОРИУС, 2009.-120 с.
9.Состояние и охрана окружающей среды Липецкой области в 2009 году.
Доклад – Липецк, 2010 -192 стр.
10.Созонтова О.В. Природа и экология Липецкой области: учебное пособие
для учащихся 6 – 8 классов общеобразовательной школы / О.В. Созонтова, Н.Н.
Долбилова. – Липецк: ИРО, 2006. – 206 с.
11.Стрельникова Т.Д., Пешкова Н.В. География Липецкой области: Учебное
пособие для учащихся и студентов учебных заведений области. – Липецк: ООО
«Неоновый город», 2006. – 192 с.
Internet-источники информации
12(http://www.greensalvation.org/index.php?page=influenceAvtoZV)
14(http://www.dishisvobodno.ru/eco_lipetsk_region.html
(http://yabrukova.21310s16.edusite.ru/p65aa1.html)
15.http://meteovlab.meteorf.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=2
59&Itemid=130&lang=ru
16.www.ecosystema.ru
17. http://www.gicpv.ru/him5-5.htm
18. http://chem5.rusedu.net/resource/633/37408