Скачать 225.61 Kb.
|
Муниципальное общеобразовательное учреждение гимназия №7 г. Балтийска Калининградской области Сетевой фестиваль экологического воспитания - 2013 Тема исследования: «Влияние работы двигателей внутреннего сгорания на экологическое состояние микрорайона МБОУ гимназии №7 г. Балтийска» Работу выполнили ученицы 11 «А» класса Романовская Анастасия Владимировна, Вамбольт Эмма Эдуардовна Научные руководители: Лопушнян Герда Анатольевна, к.п.н., учитель физики МБОУ гимназии №7, консультант Фоменко Елена Александровна, учитель биологии МБОУ гимназии №7. 2013 год Содержание Введение …………………………….………………………………..………..3 Роль автотранспорта в загрязнение окружающей среды……………..…….4 Практическое исследование экологического состояния района гимназии №7 г. Балтийска Калининградской области…………………………….…..6
Выводы……………………..………………………………………………….15 Литература………………………..……………………………………...........16 Приложения …………………………………………………..………………17 Введение В 2013 году в нашем городе началась реконструкция автомобильных дорог. Уже около полугода идет ремонт основной дороги, и поэтому машины идут в обход, по дороге, которая находится в 30 м от нашей школы. Из уроков физики, химии, биологии, на занятиях по автоделу, а также из различных литературных источников, мы знаем о принципе работы двигателей автомобилей, об их влиянии на окружающую среду. Поэтому нас заинтересовал вопрос, а возникшая возле гимназии автострада, не приносит ли вред здоровью учащихся и жителей, находящихся вблизи домов, как это сказывается на экологическом состоянии микрорайона гимназии № 7 г. Балтийска Калининградской области в целом. В соответствии со сказанным выше была выдвинута цель работы и задачи, на основании изученной по теме работы научной литературы определены методики и методы исследования. Цель исследования: установить, в связи с резким увеличением потока автотранспорта по дороге рядом со зданием школы, возникла ли проблема загрязнения окружающей среды для микрорайона гимназии №7. Задачи исследования:
Гипотеза исследования: увеличившийся поток автотранспорта привел к ухудшению физико-химических характеристик почвы, воздуха, растительности вблизи здания школы. Приборы и материалы: 40%-ный этилового спирт, йодистый калий (KI), дистиллированная вода, 2%-ный раствор нитрата серебра АgNО3, 5% перманганат калия КМnО4, 50%-ый раствор тиоцианата калия KNCS, уксусная кислота CH3COOH, аммиак NH3. пробирки, стаканы, фильтровальная бумага. Методы и приемы: анализ научной литературы, электронных ресурсов по теме исследования, сравнительный анализ, синтез, классификация и обобщение отобранного материала; метод наблюдения, эксперимент (физический и химический), методы математической обработки полученных материалов. Личный вклад авторов: 1) на основании научного эксперимента учащиеся определили физико-химические характеристики почвы, воздуха, растительности, проб талого снега в районе гимназии №7 г. Балтийска. Практическая значимость исследования: в ходе практического исследования учащиеся установили, что экологическая обстановка в районе микрорайона гимназии №7 г. Балтийска на 01.09.2013г. является нормальной. Роль автотранспорта в загрязнение окружающей среды Можно без преувеличения утверждать, что без тепловых двигателей была бы невозможна современная цивилизация. Изобретение двигателя внутреннего сгорания вызвало к жизни автомобилестроение и авиацию. Из уроков физики, химии, биологии, на занятиях по автоделу, а также из различных литературных источников мы знаем о принципе работы двигателей автомобилей, об их влиянии на окружающую среду. В частности, двигатель автомобиля для работы поглощает столь необходимый для протекания жизни кислород, а отработанные газы двигателей внутреннего сгорания содержат более 200 вредных веществ и соединений (окись углерода - 2%, нефть - 2,5%, газ – 0,05%). В настоящее время ежегодно в результате сжигания топлива в атмосферу поступает около 200 млн. т оксида углерода (II), 150 млн. т оксида серы (IV), около 50млн. т оксида азота (II), 250 млн. т пыли, 70 млн. м3 соединений свинца и других металлов. Выброшенные в атмосферу продукты неполного сгорания вступают в химические реакции с водяными парами, содержащимися в воздухе. Из-за этого на поверхность Земли выпадают так называемые кислотные дожди, которые оказывают пагубное влияние на здоровье людей, растительный и животный мир, ускоряют коррозию металлов, разрушают сооружения из мрамора и известняка, закисляют почвы и водоемы. Чем больше машин выходит на улицы, тем труднее человеку мирно сосуществовать с их стальным и чадящим потоком. Ученые утверждают, что вклад автотранспорта в загрязнение окружающей среды, в основном атмосферы составляет 60 - 90%, отработанные газы интенсивно загрязняют воздушную среду токсичными компонентами, наносящими ощутимый вред всему живому и неживому. Например, окись углерода, попадая в кровь, так действует на кровяные шарики – эритроциты, что они теряют способность транспортировать кислород. В результате наступает кислородное голодание организма, что, прежде всего, сказывается на центральной нервной системе. При вдыхании окислы азота в дыхательных путях соединяются с водой и образуют азотную и азотистую кислоты, в результате возникает не только раздражение слизистых оболочек, но и весьма тяжелые заболевания. Таким образом, из друга автомобиль превращается в грозного врага человека, поэтому мировое сообщество вырабатывает экологические стандарты, которым должны соответствовать двигатели внутреннего сгорания. Современные автомобили, выпускаемые после 2000 года, соответствуют экологическим нормам, но в Калининградской области доля новых автомобилей невелика, в основном в эксплуатации старые автомобили, которые были выпущены еще в то время, когда соблюдение экологических норм не считалось особенно важным. Именно на долю старых автомобилей приходится около 84,6 % вредных веществ выбрасываемых в атмосферу. Влиянию автомобилей на экологическое состояние вблизи школы посвящен наш следующий раздел. Практическое исследование экологического состояния района гимназии №7 г. Балтийска Калининградской области Практическое исследование проводилось в период с февраля 2013 года по август 2013 года в 4 этапа. Цель первого этапа практической части исследования: установить, повлияло ли увеличение количества машин, проезжающих по дороге вблизи гимназии №7 на состояние атмосферного воздуха в указанном районе города. Для достижения данной цели были определены задачи:
Методы, посредством которых решались поставленные задачи: наблюдение, методы статистической обработки. Для исследования был определен участок автомобильной дороги длиной 100 м, проходящий вдоль дороги по улице Ушакова на расстоянии 50 метров от здания гимназии. 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. Полученные результаты представлены в таблице 1. Таблица 1 Количество автотранспорта, проходящего контрольный участок за 1 час
Для решения второй и третьей задачи была использована методика, приведенная в приложении 1. В таблице 2 представлены результаты проведенных расчетов, по определению количества загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу выделенным нами количеством автомобилей, проезжающих на контрольном участке за сутки. Таблица 2 Количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу
Второй этап исследования. Цель исследования: установить, содержат ли пробы грунта, взятые в районе гимназии, вредные вещества. Задача исследования: на основе проведенного эксперимента установить, наличие свинца в образцах почвы, взятых на контрольных участках. Для качественного анализа почв было исследовано два образца, взятых из разных мест: с придорожной полосы у дороги перед гимназией (проба №1) и со школьного сада (проба №2). Отбор проводился 26 января 2012 г. Решение данной задачи осуществлялось на основании методики определения содержания свинца и хлоридов в почвенной вытяжке по следующему плану. Образцы почвы были взяты с глубины 5 см, сложены в разные полиэтиленовые пакеты. Каждая проба была перемешана, высушена на воздухе в течение 7 дней, удалены из почвенных смесей листья, корни и камни, измельчены все комки до размеров 2-3 мм в диаметре и пересыпаны в бумажные пакеты с этикетками. Для приготовления водной вытяжки на весах отмерялось по 50 г почвы из каждого пакета. В каждый из двух стаканов с образцами почв добавлялось по 125 мл дистиллированной воды, до соотношения почва: вода - 1:2,5. Смесь в каждом стакане тщательно перемешивалась в течение 4 минут, затем суспензия была отфильтрована через бумажный фильтр. Исследование проводилось с целью обнаружения катионов свинца и анионов хлора в почвенной вытяжке. 1мл. почвенной вытяжки налили в пробирку и добавили несколько капель дихромата калия. Изменение цвета раствора свидетельствует о наличии ионов свинца в почвенной вытяжке из образца почвы, взятого у дороги. В образцах почвы, взятых в школьном саду, ионов свинца не обнаружено, так как изменения цвета раствора не произошло. Хлорид-ионы обнаруживают с помощью 2%-ного раствора нитрата серебра АgNО3, путем добавления нескольких капель. В результате взаимодействия ионов хлора с ионами серебра выпадает белый творожистый осадок. Помутнение будет тем значительнее, чем больше концентрация хлорид-ионов в воде. В пробах было обнаружено незначительное содержание хлорид-ионов судя по характеру выпавшего осадка в виде слабой мути (концентрация 1-10 мг/л). Результаты эксперимента представлены в таблице 4. Таблица 4 Количество ионов свинца и хлора в почвенной вытяжке
Незначительное содержание вредных веществ в почве объясняется структурой почвы у дороги. Вдоль дороги проходят подземные коммуникационные трассы (канализация, водопровод, электро и телефонные линии), вокруг которых сделана подсыпка из щебня и песка, что способствует быстрому отводу вредных веществ с дождевой и талой водой. Третий этап исследования. Цель исследования: изучить содержание вредных веществ в растительных пробах. Задачи третьего этапа исследования:
Отбор проб проводился 25 июня 2013 г. Поставленные задачи решались на применении методики определения содержания свинца в растительных пробах. В ходе эксперимента было собрано по 100 г растительных проб одного вида с контрольных участков (из школьного сада и рядом с проезжей частью). Собранные пробы пронумеровывались, измельчались и растирались в ступке. Затем было добавлено по 50 мл 40%-ного этилового спирта. Проведено фильтрование раствора. Экстракт кипятился на водяной бане, чтобы соединения свинца (а это главным образом бромид свинца) перешли в раствор. Экстракт упаривался до 10 мл. Далее на фильтровальную бумагу нанеси каплю исследуемого раствора. Затем подсушили ее на воздухе. В то же самое место капнули раствор реагента – йодистого калия (KI). При наличии ионов свинца в пробе на фильтровальной бумаге должно появиться темное пятно иодида свинца, что говорит о наличии ионов свинца в травяной вытяжке. Но в данном случае пятно не появилось, следовательно, в пробе ионы свинца отсутствуют. Результаты эксперимента представлены в таблице 3. Таблица 3 Количество ионов свинца в пробах травы
Вывод: в ходе данной части эксперимента было установлено, что соединений свинца в собранной траве нет. Несмотря на достаточно плотный поток автотранспорта на выбранном участке дороги, полученный результат мы объясняем следующими причинами:
Четвертый этап исследования. В 2013 году февраль месяц в нашем городе оказался снежным. Быстрое почернение выпавшего снега, химический состав талой воды, полученной из снега возле школы, на наш взгляд, может показать как быстро происходит загрязнение пространства возле автомобильной дороги. Задачи четвертого этапа исследования: установить (доступными средствами) химические и физические характеристики проб талого снега, взятого в микрорайоне гимназии №7:
Для отбора проб мы выбрали две точки в районе школы №7:
Отбор проб снега произведен 18 февраля 2013 года. Отбор проб снега проводился пластмассовой лопаткой в стеклянные стаканы, подписывался номер пробы и снег оставался в стакане до полного таяния. После таяния снега и достижения талой воды комнатной температуры, проба была готова к проведению анализа. Приведем схему анализа, которой мы пользовались для определения физических характеристик талого снега. Для определения прозрачности проб талой воды в стеклянный цилиндр диаметром 3 см высотой 30 см наливаем определенное количество воды, через которую просматривается шрифт (печатный текст), сравниваем каждую пробу с контрольным образцом – дистиллированной водой. Перед замером воду взбалтываем. Прозрачность раствора зависит от количества взвешенных в нем частиц органического и неорганического происхождения и определяется высотой столба воды в цилиндре, сквозь который можно прочитать буквы. Для определения запаха в чистую широкогорлую колбу объемом 100 мл наливаем исследуемую воду на 2/3 объема, прикрывают стеклышком, осторожно взбалтывают. Затем, сдвинув с колбы стеклышко, определяют запах воды. Интенсивность запаха воды определяем по пятибалльной шкале (см. приложение 3). Качественную оценку цветности воды мы провели сравнением ее с дистиллированной водой на фоне листа белой бумаги (бесцветная, светло-бурая, желтоватая, серая, мутная и т. д.). Результаты данной части исследования приведены в таблице 4. Приведем схему анализа, которой мы пользовались для определения химических характеристик талого снега. Для определения кислотности водной среды талого снега мы использовали универсальный индикатор, который смачивали в изучаемой пробе и сравнивали цвет со шкалой pH. Таблица 4 Результаты определения физических свойств талого снега
Для обнаружения органических веществ в полученной талой воде мы в одну пробирку налили 5 мл дистиллированной воды, в другую – исследуемую воду. В каждую пробирку прибавили по капле 5% перманганата калия КМnО4. В пробирке с дистиллированной водой окраска сохраняется. Исчезновение окраски в исследуемой воде указывает на присутствие в ней органических веществ (иногда неорганических восстановителей). Наличие ионов железа Fe3+осуществлялось следующим образом. К 10 мл исследуемого талого снега добавили 1-2 капли соляной кислоты HCl, несколько капель пероксида водорода и 0,2 мл (4 капли) 50%-го раствора тиоцианата калия KNCS. Перемешали полученный раствор, наблюдаем за развитием окраски. Примерное содержание железа определяем по таблице приложения 2. Данный метод достаточно чувствителен и позволяет определить до 0,02 мг/л железа. Качественная реакция протекает по ионному уравнению: Fe3+ + 3NCS- = Fe(NCS)3 . Качественное определение ионов свинца Pb2+ определяли на основании следующих представлений. Иодид калия (KI) дает в растворе с ионами свинца характерный осадок йодида свинца PbI2. К 5 мл испытуемого раствора мы прибавили немного KI, после чего, добавили уксусной кислоты CH3COOH. Нагрели содержимое пробирки до полного растворения первоначально выпавшего малохарактерного желтого осадка PbI2. Охладив полученный раствор под краном, получили PbI2 уже в виде красивых золотистых кристаллов: PbI2 + 2I- = PbI2 v. Для определения ионов меди Cu2+(качественно) мы в фарфоровую чашку поместили 3-5 мл исследуемого талого снега, выпарили его досуха, затем прибавили 1 каплю концентрированного раствора аммиака NH3. Появление интенсивно синего цвета свидетельствует о появлении меди: 2Cu2+ + 4NH4ОН = 2 [Cu(NH3)4]2+ +4H2O. Для определения ионов хлора Cl- (качественно) мы к 5 мл талого снега добавили 3 капли 10% раствора нитрата серебра AgNO3, подкисленного азотной кислотой HNO3, образовался осадок или муть: Ag+ + Cl- = AgCl v (сравнили его табличными данными: слабая муть – 1-10 мг/л, сильная муть – 10-50 мг/л, хлопья – 50-100 мг/л, белый творожистый осадок > 100 мг/л.). Для определения сульфат ионов SO42-(качественно) к 5 мл талого снега добавили 4 капли 10% раствора соляной кислоты HCl и 4 капли 5% раствора хлорида бария BaCl2: Ba2+ + SO42- = BaSO4 v . При проведении анализа талой воды на наличие катионов и анионов мы использовали в качестве контрольного раствора дистиллированную воду. Полученные результаты химического анализа проб талого снега приведены в табл.5. Таким образом, на основании проведенных исследований мы можем утверждать:
Таблица 5 Результаты химического анализа проб талого снега взятого в районе гимназии №7
Выводы На основании полученных нами данных в ходе проведенных лабораторных исследований мы можем утверждать, что несмотря на увеличение потока автотранспорта вблизи здания гимназии №7 г. Балтийска, экологическая обстановка указанного микрорайона соответствует норме. Мы считаем, что благоприятный экологический фон в указанном микрорайоне, и в городе в целом, обусловлен в первую очередь удачным геофизическим расположением города Балтийска, а именно: - песчаная почва, на которой стоит город, гигроскопична и позволяет быстро удалять продукты загрязнения вместе с талой и дождевой водой; -большая влажность воздуха не позволяет распространяться продуктам горения на значительные расстояния; - город расположен на узкой косе и находиться на высоте 2-3 метров над уровнем моря, что позволяет утреннему и вечернему бризу уносить из города вредные вещества, а сезонные ветра выдувают их даже из низменностей и лесов; - большая площадь зеленых насаждений оказывают благотворное влияние на экологическое состояние города (в частности, выделенного в работе микрорайона); - частые дожди смывают вредные вещества со зданий, деревьев и травы. Однако в последнее время в городе отмечается достаточно значительное уменьшение деревьев, особенно активно, отпил деревьев происходит возле центральной автодороги. Поэтому, мы считаем, что подобные исследования микрорайона около здания гимназии №7 г. Балтийска необходимо проводить ежегодного. Также необходимо заниматься озеленением родного города, проводить экологические рейды. Литература
Приложения Приложение 1
Приложение 2 Таблица 1 Пятибалльная система определения интенсивности запаха
Таблица 2 Стандартные нормы запаха
Приложение 3 Таблица 1 Содержание ионов Fe3+ в пробах снега
|