Личный кабинет

Проект «Исследование кислотности снега промышленного района города и оценка экологического состояния исследуемой территории»

Практико-ориентированный, исследовательский с экологическим содержанием


Снег способен накапливать вредные вещества, и по их содержанию можно судить о степени загрязнения воздуха. Методики, представленные в работе, можно использовать в условиях обычной школьной лаборатории, они не требуют наличия сложного оборудования.

Проект «Исследование кислотности снега промышленного района города и оценка экологического состояния исследуемой территории»

 

Характеристика проекта: практико-ориентированный, исследовательский с экологическим содержанием

 

Работа выполнена участником экологического клуба, учащимся 9 класса.

 

 

План

 

  1. Введение. Обоснование актуальности выбранной темы.

 

а) цель и задачи работы

 

б) краткий литературный обзор

 

  1. Исследование влияния выхлопных газов автомобилей и газопылевых выбросов предприятий на величину кислотности снега, содержание некоторых ионов и мутность раствора.

 

а) место и сроки проведения исследования

 

б) характеристика района исследования

 

в) Методика исследования кислотности снега

 

  1. Результаты исследования, выводы.

 

  1. Список использованной литературы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обоснование актуальности выбранной темы.

 

Наш город Гагарин расположен в 239 км к северо-востоку от Смоленска. Город характеризуется достаточно большим числом промышленных объектов на душу населения. Численность населения составляет 27 000 человек; в настоящее время на территории города и его окрестностях располагается множество предприятий: завод «Динамик», фанерная фабрика, светотехнический завод, «Гагаринконсервмолоко», «Гагаринская промышленно-строительная компания», «Орион Технолоджи». Продолжают развиваться новые предприятия города и района. Это восстановленный кирпичный завод в поселке Серго-Ивановское, предприятие «Лякруа упаковки», «Классен-Рус». В новой промышленной зоне создается предприятие «Красная линия» по производству моющих средств и косметики.

            С появлением новых предприятий городские жители связывают ухудшение экологического состояния региона. Особую тревогу вызывает возрастание транспортных потоков, влияющее на степень загазованности атмосферы.

            Часть предприятий не вынесена за пределы города, число единиц автотранспорта возрастает с каждым годом. Узкие улицы нашего города никогда ещё не были так перегружены машинами; обилие торговых точек вызывает приток приезжих из Подмосковья и других областей, в выходные дни скопление машин отравляет воздух продуктами сгорания топлива.

            Нам не безразлична судьба нашего города, и для подтверждения собственных опасений мы выполнили исследование кислотности снега в нескольких районах города, расположенных поблизости от школы. Объект исследований – снег – был  выбран не случайно. Дело в том, что для исследования степени загазованности атмосферы необходимо специальное оборудование, которым наша школа не располагает. Однако снег способен накапливать вредные вещества (этот механизм будет рассмотрен нами позднее) а, значит, по содержанию в снеге этих веществ можно судить о степени загрязнения воздуха.

Цель и задачи работы

 

Цель: сравнить образцы снега в различных районах города по кислотности и содержанию некоторых ионов. Сделать вывод о характере загрязнений и возможных источниках.

 

Задачи:

  1. Освоить методику исследования кислотности снега, рассмотреть достоинства и недостатки её применения в условиях школьной лаборатории
  2. Освоить методику обнаружения ионов железа, свинца, сульфат - ионов и хлорид – ионов в растворах, рассмотреть достоинства и недостатки её применения в условиях школьной лаборатории.
  3. Освоить методику исследования прозрачности (мутности) растворов.

 

Краткий литературный обзор

 

            Проблема загрязнения атмосферы выхлопными газами автомобилей и газопылевыми выбросами предприятий исследована достаточно широко. Городской автотранспорт представляет собой один из основных источников загрязнения воздуха. В выхлопных выбросах автомобилей содержатся оксиды азота NO и NO2, угарный газ, углекислый газ, углеводороды, сажа – продукты неполного сгорания топлива, сернистый газ SO2, тяжелые металлы. Каждый автомобиль выделяет до 4 кг этих веществ за сутки.

Оксиды серы и азота, попав в воздух, соединяются с парами воды и выпадают в виде кислотных осадков (кислотные дожди). Кислая реакция таких дождей тем выше, чем больше в атмосфере содержится оксидов азота и серы. Снег также способен накапливать ионы водорода, приобретая кислую среду. Однако, известно, что небольшой уровень кислотности является характерным (фоновым), поскольку во влажном воздухе присутствующий углекислый газ, соединяясь с парами воды, дает слабую угольную кислоту; рН дождевой воды в норме равняется 5.6-5.7 единиц.

Используя индикаторную бумагу, можно определить наличие кислот в осадках и предсказать, к каким последствиям приведет таяние такого снега. Если в пробе рН меньше 5,6, то это говорит о кислотных выпадениях в изучаемом районе.

В кислых растворах рН < 7, и чем меньше, тем кислее раствор. В щелочных растворах рН > 7, и чем больше, тем выше щелочность раствора.

Шкала кислотности идет от рН = 0 (крайне высокая кислотность) через рН = 7 (нейтральная среда) до рН = 14 (крайне высокая щелочность).

 

Таблица «Окраска универсальной индикаторной бумаги в зависимости от уровня рН талого снега»

pH

Окраска бумаги

pH

Окраска бумаги

2

Красная

7

Жёлто-зелёная

3

Красно-оранжевая

8

Зелёная

4

Оранжевая

9

Сине-зелёная

5

Жёлто-оранжевая

10

Синяя

6

Жёлто-лимонная

11

Сине-фиолетовая

 

            В природных условиях вода не может сохранить “химическую чистоту”, постоянно соприкасаясь со всевозможными веществами, она фактически всегда представляет собой раствор различного, зачастую очень сложного свойства. В пресной воде содержание растворенных веществ обычно превышает 1 г./л.

            Ион хлора присутствует почти во всех природных водоемах, причем его содержание меняется в очень широких пределах. Сульфат - ион также распространен повсеместно. Соединения железа очень часто встречаются в природных водах, причем переход железа в раствор может происходить под действием кислорода или кислот. Содержание в природных водах солей тяжелых металлов, остатков нефтепродуктов и прочих вредных примесей может вызывать онкологическую патологию и множество других опасных болезней.

 

Таблица «Действие некоторых компонентов водных растворов на организм человека»

Компоненты состава воды

Необходимая суточная потребность (грамм)

ПДК

мг/л

Влияние на состояние здоровья населения при избыточном и недостаточном поступлении в организм и при превышении ПДК

Свинец

-

0,03

Поражение почек, нервной системы, кроветворных органов, авитаминозы С и В.

Железо

-

0,3

Аллергические реакции, болезни крови.

Сульфаты

-

500

Диарея, увеличение числа гипоацидных состояний.

Хлориды

-

350

Гипертензия.

 

В настоящее время в нашей стране приняты две шкалы классификаций состава вод природных источников по степени опасности.

 

1.Распределение вредных веществ (согласно новым санитарным правилам и нормам качества питьевой воды) по 4 классам опасности:

I - чрезвычайно опасные

II - высоко опасные

III - опасные

IV - умеренно опасные.

2.Классификация водных объектов по характеру загрязнения - критерий, основой которого является их иерархия по степени превышения ПДК.

К веществам, нормируемым по токсикологическому показателю вредности, установлены 4 степени загрязнения (в терминах N-кратного превышения ПДК):

  • допустимая (1-кратное)
  • умеренная (3-кратное)
  • высокая (10-кратное)
  • чрезвычайно высокая (100-кратное).

Сочетание этих двух классификаций позволяет оценить и степень опасности выявленного уровня загрязнения водоисточника и степень его пригодности для питьевого водопользования.

Так, обнаружение веществ, принадлежащих к 1 и 2 классам опасности, в водоисточнике с “умеренной” степенью загрязнения, может привести к появлению начальных симптомов интоксикации у части населения.

При “высокой” степени загрязнения этими веществами выявлены выраженные симптомы интоксикации и развития характерных для обнаруженных веществ патологических эффектов.

Исследование влияния выхлопных газов автомобилей и газопылевых выбросов предприятий на величину кислотности снега

 

Место и сроки проведения исследования. Характеристика района исследования

 

            В качестве района исследования мы выбрали несколько участков города, в разной степени испытывающих действие антропогенного фактора. Такими участками стали:

  1. Район около школы
  2. Городской парк (примерно 100 метров от автомобильной магистрали)
  3. Район котельной по улице Заводской
  4. Снег у главной дороги (ул. Строителей)
  5. Снег у центральной дороги по улице Гагарина в районе завода «Динамик» и торгового комплекса «Динамик»

 

            Сроки исследования: февраль 2015 года.

 

            Данный район исследования характеризуется высокой антропогенной нагрузкой; здесь находится две самых крупных магистрали, близко расположен железнодорожный вокзал. В то же время, в районе нашей школы движение автомобилей не так сильно выражено. Рядом со школой находится городской парк, в котором снег кажется более чистым. Однако, расположение парка таково, что воздушные массы от дорог легко достигают его территории.

 

Методика исследования кислотности снега

 

Для исследования кислотности мы пользовались универсальной индикаторной бумагой.

 

Оборудование: универсальная индикаторная бумага, пронумерованные пробирки для сбора снега, пробки к пробиркам, лоток и штатив для пробирок, блокноты, карандаши, фарфоровые чашки.

 

Ход исследования:

  1. Взять пробу снега с помощью пробирки (пробирку опустить отверстием вниз и погрузить в снежный покров). Закрыть пробирку крышкой.
  2. Зафиксировать на карте место сбора пробы.
  3. Пробирки принести в лабораторию.
  4. При комнатной температуре дождаться таяния снега, отлить в фарфоровую чашку часть талой воды.
  5. Исследовать талую воду с помощью индикаторной бумаги, при этом опустить бумагу в раствор, быстро приложить к цветовой шкале, посмотреть уровень кислотности.
  6. Записать в лабораторный журнал результат уровня кислотности.

 

Методика исследования степени мутности (прозрачности) раствора.

 

Оборудование: прозрачный плоскодонный стеклянный цилиндр высотой не менее 35 см., текст со шрифтом не более 12 пунктов, пронумерованные пробирки с талой водой, образовавшейся из собранного снега.

  1. Установить пустой цилиндр на печатный текст.
  2. Налить в цилиндр дистиллированную воду, следя за тем, чтобы можно было читать через воду напечатанный текст.
  3. Отметить высоту (с точностью до мм.), на которой исчезнет видимость шрифта (измерять линейкой).
  4. Вылить дистиллированную воду, приливать талую воду, предварительно размешав содержимое пробирки.
  5. Результаты измерений внести в таблицу.

 

Методика исследования содержания в растворе некоторых ионов.

 

  1. Определение концентрации ионов трёхвалентного железа.

 

К 5 мл природной воды прибавить 1-2 капли концентрированной соляной кислоты и 5 капель 10%-ного раствора роданида аммония. В присутствии ионов трехвалентного железа появляется красный цвет.

  • слабо-красновато-желтоватый 0,95 - 0,4 мг/л
  • желтовато-красный 0,4 - 1,0 мг/л
  • красный 1 - 3 мг/л
  • ярко-красный 3 - 10 мг/л

 

  1. Определение концентрации ионов хлора

 

К 5 мл природной воды прибавить 1-2 капли 10%-ного раствора нитрата серебра, подкисленного азотной кислотой. Образуется осадок или муть.

  • слабая муть 1 - 10 мг/л
  • сильная муть 10 - 50 мг/л
  • хлопья, осаждаются сразу 50 - 100 мг/л
  • белый объемистый осадок более 100 мг/л

 

  1. Определение концентрации сульфат-ионов

 

К 5 мл воды прибавить 4 капли 10%-ного раствора соляной кислоты и 4 капли 5%-ного раствора хлорида бария. Нагреть. Образуется муть или осадок.

 

  • слабая муть через несколько минут 1 - 10 мг/л
  • слабая муть сразу 10 - 100 мг/л
  • сильная муть 100 - 500 мг/л
  • большой осадок, быстро оседающий более 500 мг/л

 

  1. Определение концентрации ионов свинца (качественное)

 

В пробирку с пробой воды вносят по 1 мг 50%-ного раствора уксусной кислоты и перемешивают. Добавляют по 0,5 мл 10%-ного раствора дихромата калия, при наличии в исследуемой пробе ионов свинца выпадает желтый осадок хромата свинца. Пробирку встряхивают и через 10 мин приступают к определению. Содержимое пробирки рассматривают сверху на черном фоне, верхнюю часть пробирки до уровня жидкости прикрывают со стороны света картоном.

 

Результаты исследования, выводы

 

По результатам проведенных исследований заполнили таблицу

 

№ пробы, место сбора снега

прозрачность, см

уровень рН

содержание ионов хлора

содержание сульфат-ионов

содержание ионов железа

содержание ионов свинца

  1. Район около школы

17,4

6

не обнаружено

не обнаружено

0,95 - 0,4 мг/л

не обнаружено

  1. Городской парк (примерно 100 метров от автомобильной магистрали)

17, 6

6

не обнаружено

не обнаружено

0,95 - 0,4 мг/л

не обнаружено

  1. Район котельной по улице Заводской

11, 8

5

не обнаружено

1 – 10 мг/л

0,95 - 0,4 мг/л

не обнаружено

  1. Снег у главной дороги (ул. Строителей)

7, 8

5

не обнаружено

не обнаружено

0,95 - 0,4 мг/л

не обнаружено

  1. Снег у дороги по улице Гагарина в районе завода «Динамик» и торгового комплекса «Динамик»

7, 5

4

не обнаружено

1 – 10 мг/л

0,95 - 0,4 мг/л

не обнаружено

 

Выводы. Полученные данные показывают, что тревогу вызывают такие участки как котельная на улице Заводской и транспортные магистрали. Самым грязным по внешнему виду выглядел снег, собранный в сугробах вдоль дорог по улице Строителей и по улице Гагарина. По результатам исследований выяснили, что наибольшее число частиц пыли, мелкораздробленных частиц, уменьшающих прозрачность растворов, обнаруживается по улице Гагарина. Действительно, в этом районе города самое оживленное движение транспорта. Вызывает тревогу и уровень кислотности – 4 единицы рН. Такой снег, растаяв весной, способен повредить травянистую растительность, вызвать заболевания деревьев и кустарников.

            Мы не обнаружили ионы хлора, но в двух пробах присутствует небольшое содержание сульфат-ионов, очевидно, вызванное близостью автомобильных дорог, расположенного по улице Гагарина завода «Динамик». Продукты сгорания топлива делают котельную объектом повышенной экологической опасности. Содержание ионов железа невелико, данные ионы мы обнаружили во всех пробах. Ионов свинца в талой воде нами не обнаружено.

            Выполняя исследования, мы пользовались указанными выше методиками. Эти методики можно использовать в условиях обычной школьной лаборатории, они не требуют наличия сложного оборудования.

            Наша работа может заинтересовать учителей химии, биологии, экологии, изучающих вместе с их воспитанниками антропогенное воздействие человека на окружающую среду.

 

 

Список использованной литературы.

 

  1. С. Е. Мансурова, Г. Н. Кокуева «Школьный практикум. Следим за окружающей средой нашего города.»М., «Владос», 2001
  2. В. И. Савченков «Мониторинг воды, воздуха, почвы», Смоленск, 2005
  3. Е. И. Федорос, Г. А. Нечаева «Экология в экспериментах», М., Вентана – Граф, 2006
  4. Г. А. Фадеева «Химия и экология. 8/11 классы. Материалы для проведения учебной и внеурочной работы по экологическому воспитанию, издательство «Учитель», Волгоград, 2005
  5. Н. Л. Харьковская, 3. Г. Асеева «Анализ воды из природных источников», журнал «Химия в школе», №3, 1997, с. 61

 

 

    03.02.2017 | 22:50
    Светлана Данькова Пользователь

    Светлана Кокина ,

    спасибо, прекрасная работа, вы приобщаете детей к экологии, может в будущем , прежде, чем что либо сделать, они сначала подумают о последствиях

    Спасибо!


     

    03.02.2017 | 09:27
    Светлана Кокина Пользователь

    спасибо, прекрасная работа, вы приобщаете детей к экологии, может в будущем , прежде, чем что либо сделать, они сначала подумают о последствиях


     
      03.02.2017 | 22:50
      Светлана Данькова Пользователь

      Светлана Кокина ,

      спасибо, прекрасная работа, вы приобщаете детей к экологии, может в будущем , прежде, чем что либо сделать, они сначала подумают о последствиях

      Спасибо!


       


Добавлено: 07.01.2017
Рейтинг: 8.3114285714286
Комментарии:
2
Сказали спасибо 0
Сказать спасибо
footer logo © Образ–Центр, 2017. 12+