Исследовательская работа "Техногенное загрязнение природы нашей местности"

Цель: Выявить техногенное влияние на природу нашей местности и довести результаты исследования до учащихся школы и общественности.

Задачи: изучить влияние транспорта и животноводческого комплекса на экологическое состояние воздуха и воды с помощью биоиндикации.

Содержание

1. Введение
2. Наблюдение за транспортным потоком
3. Влияние животноводческого комплекса на окружающую среду
4. Определение степени загрязнения воздуха

5. Исследования качества питьевой воды

6. Исследование кислотности почвы

7. Заключение

8. Литература
9. Приложение

Состав звена:

1. Комар Татьяна, ученица 10 «А» класса – звеньевая

2. Синицкий Александр, ученик 10 «А» класса

3. Юдко Любовь, ученица 10 «Б» класса

4. Лисовец Тереза ученица 11 «А» класса

5. Радюн Алексей ученица 7 «Б» класса

Руководители:

1. Шловенец Валентина Станиславовна, учитель географии

2. Михайлова Янина Евгеньевна, учитель химии

Проблема состояния окружающей природной среды является одной из наиболее актуальных и современных. Сегодняшнее взаимодействие человека и общества с природой характеризуется резким обострением локальных и глобальных экологических проблем. К этому времени на Земле почти не осталось районов, на которых не сказывалась бы хозяйственная деятельность человека. Человек, стремится жить в безопасности, обеспечивая свои потребности и достигая успехов в практической деятельности. Это возможно только в гармонии с окружающей средой. К сожалению, стремясь жить богаче, человек делает нашу планету беднее и опаснее для жизни: уменьшаются запасы полезных ископаемых, понижается плодородие почв, истощаются водные богатства, загрязняется воздух, истребляются растения и животные - всё это приводит к ухудшению среды обитания, жизни и здоровья людей. Снижается продолжительность жизни человека, наблюдается постоянный рост заболеваемости, увеличивается количество инфекционных и онкологических заболеваний. Тенденция роста заболеваемости напрямую коснулась школьников.

Учеными установлено, что состояние здоровья определяется образом жизни, питанием и привычками. Но значительное влияние на физическое состояние и здоровье оказывает окружающая среда. Проблема экологии, охраны природы всё больше волнует человечество. И это понятно. Земля – наша единственная в мире обитель, мы плотью, кровью и мозгом принадлежим её природе, находимся внутри неё и зависим от неё. Достаточно вспомнить, что без пищи человек может прожить 5 недель, без воды – 5 дней, без воздуха – 5 минут. И вот теперь над всеми нами нависла угроза глобального экологического кризиса. Наше поколение должно иметь полную и правдивую информацию о состоянии нашего общего дела, экологическом состоянии окружающей среды, чтобы не повторить своих и чужих ошибок, учитывать положительный опыт, чей бы он ни был. Наше поколение должно заблаговременно предотвратить возможную катастрофу.

Именно поэтому мы решили исследовать и выявить влияние техногенного загрязнения на экологическое состояние природы нашей местности. С этой целью мы изучили два объекта, которые больше всего влияют на экологическое состояние воздуха и воды – это транспорт и животноводческий комплекс, так как они являются в непосредственной близости от школы. В ходе исследования, мы использовали метод наблюдения, описания, измерения, математико-статистический, сравнительный и др. Наша задача - довести наши исследования до учащихся школы, их родителей и общественности, чтобы улучшить экологическое состояние нашей местности.

2. Наблюдение за транспортным потоком.

Наша школа находится на улице Советской в непосредственной близости от дороги Вороново-Гродно, являющейся дорогой с наиболее высокой интенсивностью движения в исследуемом районе. (Приложение 1) Мы вели наблюдение за транспортным потоком из здания школы, данные заносили в специальную таблицу.

В таблице отмечали каждую автомашину, проходящую по этой дороге. Наблюдение велось в будние дни. Остальные данные были получены расчётным путём.

Улица: Советская

Направления движения: Гродно-Вороново, Вороново-Гродно

Пункт наблюдения: УПК Заболотские ясли-сад СШ

Всё количество автотранспорта 310 единиц, которое проходило возле школы за сутки разделяем на автомобили с бензиновыми (Nб) и с дизельными (Nд) двигателями:

Nб=155 Nд=155

Рассчитываем общий путь (S), пройдённый машинами с бензиновыми двигателями и с дизельными двигателями по формуле

S=N∙100м

Sб=155∙100=15500м=15,5 км

Sд=155∙100=15500м=15,5 км

Рассчитываем количество топлива, сжигаемого двигателями автомашин (R)

R=S∙K,

где К-расход топлива на 1км пути в литрах, для бензиновых двигателей он примерно составляет 0,1л, для дизельных – 0,4л.

Rб=15,5∙0,1=1,55 л

Rд=15,5∙0,4=6, 2 л

Рассчитываем количество выделившихся вредных веществ на выбранном участке дороги по бензину и дизельному топливу (при сгорании бензина, необходимого для пробега 1км, выделяется:

- угарного газа – 0,6л

- углеводородов – 0,1л

- диоксида азота – 0,04л

При сгорании дизельного топлива вредных выбросов выделяется в 4 раза меньше - угарного газа – 0,15л

- углеводородов – 0,025л

- диоксида азота – 0,01л)

За сутки

За неделю

За месяц

Анализируя данные таблицы, мы пришли к выводу, что всеми видами автотранспорта в атмосферу выбрасывается большое количество угарного газа, углеводорода и диоксида азота.

Наибольшее количество загрязняющих веществ выбрасывается при разгоне автомобиля, особенно при быстром, а также при движении с малой скоростью. Относительная доля (от общей массы выбросов) углеводородов и оксида углерода наиболее высока при торможении и на холостом ходу, доля оксидов азота - при разгоне. Из этих данных следует, что автомобили особенно сильно загрязняют воздушную среду при частых остановках и при движении с малой скоростью, при торможении и на холостом ходу.

А у нас перед школой, в радиусе 20м оборудованы 3 стоянки для автотранспорта, находится автостанция, знаки ограничения скорости (40км/ч) и две искусственные неровности. Всё это ещё больше увеличивает количество выбрасываемых вредных веществ.

Несмотря на то, что дизельные двигатели более экономичны, таких веществ, как СО, HnCm, NОx, выбрасывают не более чем бензиновые, они существенно больше выбрасывают дыма (преимущественно несгоревшего углерода), который к тому же обладает неприятным запахом, создаваемым некоторыми несгоревшими углеводородами). В сочетании же с создаваемым шумом дизельные двигатели не только сильнее загрязняют среду, но и воздействуют на здоровье человека гораздо в большей степени, чем бензиновые.

Все вещества, поступая в атмосферу, загрязняют её и провоцируют заболевания дыхательных путей и сердечно-сосудистые заболевания среди населения и детей.

В километре от школы на северо-западе находится животноводческий комплекс «Гуденишки» по откорму крупного рогатого скота. На комплексе 3235 голов КРС.

Мы знаем, что крупные животноводческие комплексы – это один из главных примеров, когда экономические интересы ставят выше экологических. Здесь заметно снижается себестоимость получаемой продукции, механизируют и автоматизируют производственные процессы, переводят животноводство на промышленную основу. Но экологические издержки учитывают далеко не всегда. Это связано не с отходами животноводства, а прежде всего с их количеством. В частности, навоз всегда являлся благом и условием благополучия крестьянских хозяйств. Вывозимый на поля навоз включался в процессы круговорота, не загрязняя среду, обеспечивал увеличение урожайности. При выпасе скота также не было больших проблем с загрязнением среды, это объяснялось тем, что экскременты распределялись по пастбищам равномерно и тем самым включались в естественные циклы. Но на крупных предприятиях при концентрированном содержании животных положительные явления стали превращаться в негативные. В таком случае происходит накопление вредных отходов, оказывающих разрушительное влияние на окружающую среду.

Основными источниками загрязнения являются навоз, моча, техническая вода и дезинфицирующие средства, используемые во время ветеринарно-санитарных мероприятий, а также скотомогильники.

На животноводческом комплексе «Гуденишки» за сутки образуется до 100т высококонцентрированных стоков. С экологической точки зрения особую опасность создают жидкие навозные стоки, которые представляют собой смесь экскрементов и остатков корма, сильно разбавленных водой. Вследствие значительного содержания воды, наличия аммиака и хлоридов тормозятся биотермические процессы, что препятствует естественному обеззараживанию. Жидкие стоки в одстойниках, занимают площадь до 2 га.(Приложение 2)

При встрече со специалистами райСЭС мы узнали, что высококонцентрированные стоки, опасны в санитарно-эпидемиологическом отношении ввиду содержания в них патогенных микроорганизмов, яиц и личинок гельминтов, а также других компонентов: консервантов, антибиотиков, недоокислённых продуктов и комплекса органических веществ. В навозе может содержаться свыше 100 возбудителей болезней животных, в том числе опасных для человека. Наряду с патогенными микроорганизмами в навозе может образовываться ряд химических загрязнителей, представляющих опасность для окружающей среды. Некоторые соединения обладают канцерогенным и мутагенным эффектом, способствуют заболеванию внутренних органов, разрушению гемоглобина и т. д.

Мы сами часто ощущаем неприятные запахи со стороны животноводческого комплекса, так как в нашей местности преобладают западные и северо-западные ветры. Неприятные запахи вызывают, кроме чувства отвращения, головную боль, тошноту и поверхностное дыхание, которое ведёт к уменьшению лёгочной вентиляции, следовательно, к снижению окислительных процессов в организме.

Натуральные исследования показали, что животноводческие комплексы являются массивными источниками загрязнения атмосферного воздуха. Так, валовый выброс загрязнений в атмосферный воздух только из организованных источников (системы вентиляции) комплекса крупного рогатого скота на 10 тыс. голов составляет по аммиаку 57 кг/сут., а суммарно по органическим веществам -2148 кг/сут. Кроме того, из системы вентиляции в атмосферный воздух ежесуточно выбрасывается до 1310 млрд. микроорганизмов.

Мы расчитали, что на животноводческом комплексе «Гуденишки» эти выбросы составили:

- по аммиаку 57:10000∙3235=18,44 кг/сут

- по органическим веществам 2148: 10000∙3235=694,88 кг/сут

- по микроорганизмам 1310 млрд.: 10000∙3235=423,78 млрд.

Средний по размерам комплекс крупного рогатого скота загрязнет атмосферу в радиусе до 3км.

Мы решили определить степень загрязнения воздуха по состоянию хвои сосны.

Для определения степени загрязнения воздуха мы исследовали состояние хвои сосны. (Приложение 3) Сосна, которая не сбрасывает свои зелёные иголки даже зимой, очень чутко реагирует на загрязнение воздуха. С помощью лупы мы осмотрели иголки (хвоинки) сосны, взятые в трёх местах: возле животноводческого комплекса и в лесу. Оценка степени повреждения хвои проводилась по следующим признакам:

1 – хвоинки зелёные, без пятен и сухих участков;

2 – хвоинки имеют усохший кончик (2-5мм) или небольшое число мелких пятен;

3 – хвоинка усохла до трети своей длины или имеет много пятен;

4 - хвоинка усохла до половины своей длины или имеет много больших пятен;

5 – вся хвоинка имеет неестественный цвет (буро-зелёный, красноватый и тому подобное).

Определение степени загрязнения воздуха

В результате исследования получили следующий результат:

На основании анализа таблицы получается, что возле животноводческого комплекса процент повреждения хвои больший, чем в лесу. Значит воздух возле животноводческого комплекса загрязнён.

5. Исследования качества питьевой воды

Мы проводили исследования школьной водопроводной воды. (Приложение 5) Сначала мы определили активную реакцию воды - pH (аббревиатура от pondus Hudrogenii). Анализ носит качественный характер и основан на изменении цвета смеси индикаторов в зависимости от активной реакции воды. Для анализа требуются индикаторы метиловый красный и бромтимоловый синий, а также этиловый спирт для их растворения. Рабочий раствор 0,1-ный раствор обоих индикаторов в этиловом спирте.

Для определения рН в прозрачную емкость набирали немного (10-20мл) воды, добавляли несколько капель рабочего раствора и перемешивали. После становления цвета сравнивали его с цветовой шкалой. Шкала сама по себе проста: при рН"5,0- цвет пробы кирпично-красный, 5,0-5,5 - оранжевый, 5,5-6,8 - желтый, 6,8-7,2 - зеленый, 7,2-8,0 - сине-зеленый, при pH~8,0 - синий. Разумеется, цвета переходят один в другой постепенно.

В результате исследования было выявлено, что рН воды в школе по данной цветовой шкале соответствует 5,5-6,8 – желтому цвету. Это соответствует нейтральному раствору, значит вода пригодна для питья.

Мы также определяли концентрацию ионов железа(III) в воде. ГОСТ разрешает содержание железа в воде до 0,3 мг/л, а если нет станции обезжелезивания, то до 1мг/л. Если содержание железа превышает указанную величину, то это отрицательно сказывается на органах пищеварительной и сердечно-сосудистой системы. При повышении ПДК вода приобретает специфический привкус и бурый цвет. Такая вода не пригодна для питья.

Суточная потребность взрослого здорового человека в железе составляет 10-20мг и восполняется сбалансированным питанием. В случае большого недостатка железа в организме возникает заболевание – железодефицитная анемия (малокровие), так как железо незаменимо в процессах кроветворения и внутриклеточного обмена. Примерно 55% железа входит в состав гемоглобина эритроцитов, около 24% участвует в формировании красящего вещества мышц (миоглобина), примерно 21% откладывается «про запас» в печени и селезёнке. Содержание железа в организме человека составляет 0,01%, поэтому наличие достаточного количества железа в пище – непременное условие здорового образа жизни.

Избыточное же содержание железа приводит к образованию нерастворимого в воде железосодержащего белка. Этот белок уже не может быть использован организмом и, откладывается в тканях и органах, вызывает нарушение их функций, что приводит к заболеваниям (чаще всего пищеварительной и сердечно-сосудистой систем).

Мы попытались определить концентрацию ионов железа(III), не прибегая к помощи специализированных лабораторий и станций обезжелезивания. Из литературных источников мы узнали, что ещё в средние века было известно, что сок чернильных орешков и наростов на побегах дуба изменяет окраску соединений железа. В средние века к соку из галлов добавляли железный купорос или другие соли железа. На воздухе полученный раствор приобретает глубокий чёрно-фиолетовый цвет. Поэтому сок чернильных орешков длительное время использовался для получения чернил. Мы нашли даже один из таких рецептов: камеди – 3 части, железного купороса – 2 части, чернильных орешков – 3 части, воды – 30 частей. Чернила эти очень устойчивы: сохранились, например, написанные ими средневековые рукописи.

Связано это с органическим веществом танином. Танин (tanninum, acidum tannicum), или галлодубильная кислота, полученная из дубильных орешков (Gallae turcicae), наростов на молодых побегах малоазиатского дуба. В нашей местности танин можно получить при длительном кипячении коры дуба или галловых наростов на его листьях.

В чистом виде танин – аморфный порошок светло-жёлтого или буро – жёлтого цвета со слабым своеобразным запахом, вяжущим вкусом. В медицине танин применяют в качестве вяжущего и местного противовоспалительного средства, назначают при воспалительных процессах в полости рта, носа, зева, гортани в качестве полосканий и смазываний при ожогах, язвах, трещинах, пролежнях. А также его применяют при отравлении тяжёлыми металлами для промывания желудка.

С солями железа танин образует комплексные соединения сине-фиолетового цвета. Чувствительность реакции 10^-4 г/л, то есть окраска пробы меняется уже при концентрации Fe³⁺ , равной 0,1мг/л.

Итак, для определения концентрации ионов Fe³⁺ различных водных источниках с помощью раствора танина на основании его оптических свойств, нам понадобился мерный цилиндр, бюретка, стеклянные палочки, дистиллированная вода, отвар дуба.

Методика проведения опыта этого эксперимента основывается на оптических свойствах раствора: чем сильнее свет поглощается раствором, тем выше концентрация поглощённого вещества. Эта зависимость выражается формулой: D= k/cl, где D – оптическое поглощение (измеряется в лабораторных условиях прибором фотометром), k – коэффициент поглощения, с – концентрация вещества, l – длина пути (в сантиметрах), которую прошёл свет в растворе.

Для окрашенных соединений, которые танин образует с солями железа, коэффициент k равен 4000. Оптическое поглощение, при котором глаз человека способен заметить окраску этого раствора, равно 0,1. Отсюда концентрация вещества: c= D/ kl.

Для проведения эксперимента мы приготовили отвар коры дуба при длительном кипячении. Высота образцов жидкости в мерном цилиндре должна быть 2,5см. Свет проходит слой дважды: сначала вниз, а потом, отразившись от дна, вверх – значит, всего он проходит 5см. В каждый образец воды добавили по 1мл отвара дуба. Полученный раствор разбавляли до тех пор, пока окраска не становилась прозрачной.

Получены следующие результаты. Так, вода с отваром дуба из колодца деревни Гуденишки, расположенного рядом с животноводческим комплексом «Гуденишки» была разбавлена в 2,3 раза до обесцвечивания раствора. Подставив эти данные в формулу, мы получили: c=D/kl= 0,1/4000*5=0,000005 моль/л*2,3=0,0000115 моль/л; один моль Fe =56г, следовательно c=0,0000115 моль/л*56г=0,000644г/л=0,644мг/л.

Проведя аналогичные расчёты, мы получили:

Колодезная вода с улицы Советская: c= D/ kl= 0,1/4000*5=0,000005 моль/л*3=0,000015 моль/л; c=0,000015 моль/л*56г=0,00084г/л=0,84мг/л.

Водопроводная вода школы: c= D/ kl= 0,1/4000*5=0,000005 моль/л*4=0,00002 моль/л; c=0,00002 моль/л*56г=0,00112г/л=1,12мг/л.(В аг.Заболоть нет станции обезжелезивания)

Водопроводная вода с улицы Гагарина: c = D/kl= 0,1/4000*5=0,000005 моль/л*17=0.000085 моль/л; c=0,000085 моль/л*56г=0,00476г/л=4,76мг/л.

Мы пришли к выводу:

1. Концентрация ионов Fe³⁺ в водопроводной воде с улицы Гагарина и в школе превышает величину ГОСТа. (При норме до 0,3 мг/л, а если нет станции обезжелезивания, то до 1мг/л. Однако, согласно справке райСЭС в водопроводной воде школы показатель равен 1мг/л, т.е в норме, с чем мы не согласны).

2. Рекомендуем использовать танин, содержащийся в коре дуба, в домашних условиях для определения ионов Fe ³⁺ в питьевой воде.

6. Исследование кислотности почв

Исследования кислотности почвы в разных точках пришкольной территории показали, что основная часть участка имеет почву с благоприятным для выращивания культурных растений уровнем кислотности. В то же время в районе расположения котельной и автомобильной дороги кислая или слабокислая почва, так как в изобилии растут мхи.

Кислотность относится к важнейшим экологическим характеристикам почвы, она создаёт необходимые условия для жизнедеятельности растений. Так, на кислых почвах с рН меньше 5.5-6 трудно добиться хороших результатов в выращивании овощных, плодовых и цветочных культур.

Заключение

Изучив экологическое состояние територии нашей местности, мы пришли к выводу, что в нашем районе проживания в целом сложилась благоприятная, допустимая экологическая обстановка. Однако на состояние воздуха значительное влияние оказывает автотранпорт и животноводческий комплекс. Эти два обьекта выделяют вредные вещества, которые воздействуют на физическое состояние и здоровье населения аг. Заболоть. Качество питьевой воды и кислотность почвы соответствуют допустимым нормам.

На основании своих исследований мы предлагаем комплекс экологозащитных мероприятий:

1. Для снижения загрязнённости средствами транспорта необходимо повышение качества моторных бензинов и дизельного топлива, использование альтернативного газового топлива, установка на старых автомобилях катализаторов.

2. Отходы от животноводческого комплекса можно превратить в доходы. Предлагаем построить комплекс для выработки биогаза с дальнейшим его сжиганием в газопоршневых генераторных установках. Подобный подход помимо решения первоочередной проблемы позволит исключить или значительно сократить расходы животноводческого комплекса на электрическую и тепловую энергию, а также получить дополнительные доходы от реализации биоудобрений.

3. Кислотность почв можно понизить путём внесения молотой извести.

4. Питьевую воду желательно очищать или хотя бы отстаивать. Если вода не подвергается очистке, то её нужно кипятить.

Для решения части проблем требуются значительные затраты, и поэтому в ближайшее время их решить будет трудно. Считаем необходимым, внести свой вклад в улучшение экологической ситуации в районе проживания. Мы убеждены, что нам по силам посадка деревьев, кустарников, цветов и уход за ними; поддержание чистоты во дворе школы, в аг.Заболоть и в своих дворах.

Литература

1. Влияние техногенного загрязнения окружающей среды на здоровье населения. А.В. Климович. Геаграфія: праблемы выкладання. №2, 2005

2. География. 7-10 классы: активизация познавательной деятельности учащихся: исследовательские работы, уроки, проекты / авт.-сост. В.Н. Иванов и др. – Волголград: Учитель, 2009.-218с.

3. Леенсон И.А. Занимательная химия – М.: РОСМЭН, 1999.

4. Навіны навукі. Эксперимент с амазонской эйхорнией. По материалам газеты “Республика”, 1997 г. Біялогія: праблемы выкладання. №2, 1998 г.

5. Прохарчык А.П. Прыродаахоўная работа па геаграфіі: Кн. Для настаўніка. – Мн.: Нар.асвета, 1990 – 112с.

6. Рылушкін В.І. Назіранні і доследы пры вывучэнні курса “Чалавек і свет” з вучнямі 1-4 класаў /В.І. Рылушкін, І.В.Коцікава. Мазыр, 1997.100с.

7. Рылушкин В.И. Познаём мир природы: материал для организации экскурсий с детьми / авт.-сост. В.И. Рылушкин. – 3-е изд. – Мозырь: Содействие, 2008.-119с.

8. Харьковская Н.Л., Лященко А.Ф., Волынцева Н.А. Железо и окружающая среда // Химия в школе.- 1998.-№5

14