close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

831

код для вставкиСкачать

ГБОУ СПО ВО "Владимирский экономико - технологический колледж", г. Владимир
направление "экологические проблемы населенных пунктов"
Кислотность и токсичность осадков в г. Владимире
Выполнил: Рогов Н. А. студент 2 курса Специальность: 260807 "Технология продукции общественного питания", Научный руководитель: Минеева Н. Л.Преподаватель химии, биологии.
Актуальность. В настоящее время проблеме антропогенного загрязнения атмосферы пылегазовыми выбросами уделяется с каждым годом всё большее внимание. Особо остро загрязнение воздуха проявляется в крупных промышленных городах и на прилегающих к ним территориях, где помимо стационарных источников на увеличение абсолютного количества вредных веществ значительное влияние оказывает постоянный рост парка транспортных средств. Загрязнение атмосферы преимущественно приходится на долю газообразных выбросов: оксидов углерода, соединений азота и серы, которые в процессе атмосферной циркуляции претерпевают физико-химические превращения и, в конечном счёте, способствуют образованию вторичных продуктов загрязнений, ещё более токсичных, чем первичные.
Пылегазовые выбросы при взаимодействии с водяными каплями облаков и выпадающих осадков образуют кислоты и соли кислот. Выпадение кислотных дождей стало в настоящее время широко распространённым явлением. Кислотные осадки оказывают заметное воздействие не только на объекты неживой природы, но и на наземные, почвенные, водные экосистемы, нарушая естественные биогеохимические процессы, происходящие в них, а вместе с тем, нанося (косвенным образом) губительное воздействие на здоровье человека. Осадки являются важными индикаторами загрязнения атмосферы. Дождь, снег, обладая кумулятивным эффектом, позволяют оценить уровень загрязнения приземных слоёв атмосферы токсичными и кислотообразующими веществами. А также мониторинг кислотности и токсичности осадков, выпадающих в крупных городах, дает возможность проанализировать, как загрязнение атмосферного воздуха влияет на состояние других компонентов городской экосистемы.
Поэтому изучение кислотности и токсичности осадков как показателей загрязнения атмосферы токсичными кислотообразующими веществами является в настоящее время актуальной проблемой и заслуживает детального изучения.
Актуальность изучения проблемы загрязнения атмосферы современных городов подтверждается результатами анализа анкетирования жителей г. Владимира. Большинство опрошенного населения г. Владимира признаёт, что уровень загрязнения воздуха в городе с каждым годом увеличивается, но лишь немногие знают, что он очень высокий. Лишь 13% респондентов принимали участие в озеленении городской территории. На вопрос: "Выпадают ли кислотные осадки в г. Владимире" 72% уверенно дали положительный ответ.
Выявленные мной противоречия: между негативным воздействием на окружающую среду выбросов от передвижных источников и их неуклонным ростом, между общепризнанной экономической и экологической целесообразностью вторичной переработки пылегазовых выбросов и их низким уровнем улавливания и обезвреживания (4,35%) на передвижных и стационарных источниках, между признанной жителями Владимира загрязнённостью воздуха города и слабым развитием экологической культуры у населения нашего города определило тему моей исследовательской работы: "Кислотность и токсичность осадков в г. Владимире".
Цель исследования - изучить влияние источников загрязнения на кислотность атмосферных осадков, а также определить их токсическое действие на растения.
Объект исследования - атмосферные осадки в г. Владимире.
Предмет исследования - кислотность и токсичность атмосферных осадков.
Гипотеза исследования заключается в предположении о том, что источники загрязнения воздуха оказывают влияние на кислотность и токсичность атмосферных осадков, если:
• выявлена разная степень кислотности осадков в районах с влиянием передвижных и стационарных источников или их отсутствием;
• качественный состав атмосферных осадков, собранных в зонах влияние разных источников, отличается;
• осадки, выпадающие в районах с высокой концентрацией загрязнителей, оказывают более сильное токсическое влияние на прорастание семян редиса.
В соответствии с целью, предметом, гипотезой были определены следующие задачи исследовательской работы:
• изучить формирование и воздействие кислотных осадков на городскую среду;
• познакомиться с состоянием атмосферного воздуха в г. Владимире;
• исследовать кислотность атмосферных осадков, выпадающих в разных районах г. Владимира;
• исследовать токсическое действие атмосферных осадков на прорастание семян редиса;
• изучить мнение жителей г. Владимира по проблеме загрязнения атмосферного воздуха в нашем городе.
Автором использованы следующие методы исследования: изучение теоретических работ по теме; анкетирование населения г. Владимира, качественные реакции на сульфат, нитрат и хлорид-ионы; биотестирование. Практическая значимость исследования определяется следующим:
• дана оценка экологического состояния атмосферного воздуха в городе Владимире по показателям кислотности и токсичности осадков, выпавших за период с декабря 2012 года по февраль 2013 года; Город Владимир - крупный промышленный центр Центральной России. Его площадь составляет 124,6 км 2, а население - 345 тысяч человек (2010 г). В городе преобладают предприятия пищевой промышленности (ОАО "Владимирский хлебокомбинат", ОАО "Владалко", ОАО "Владимирское молоко", ЗАО "Холдинговая компания "Ополье""), машиностроения (АО "Автоприбор", Завод "Точмаш", ОАО "ВЭМЗ", ОАО "НИПТИЭМ", ОАО "Владимирский моторо-тракторный завод", завод "Электроприбор"), химической промышленности (Владимирский химический завод), энергетики (Владимирский филиал ОАО "ТГК-6" (Владимирская ТЭЦ-1, Владимирская ТЭЦ-2), Владимирская ПМЭС), металлургии (ЗАО "Металлоторг"). Владимир - важный транспортный узел на автомобильной (М7 "Волга") и железнодорожной (Москва - Нижний Новгород: станция Владимир) магистралях. В городе развито троллейбусное и автобусное сообщение. В 5 км к западу от центра города расположен аэропорт "Семязино". Согласно последнему, вышедшему в печать ежегодному докладу "О состоянии окружающей среды и здоровья населения Владимирской области в 2011 году" государственный учет выбросов во Владимирской области осуществляют Управление по надзору в сфере природопользования Росприроднадзора по Владимирской области и Департамент природопользования и охраны окружающей среды администрации области. В 2011 году в атмосферу г. Владимира было выброшено 8737, 31 тонн загрязняющих веществ от стационарных источников и 31000 тонн загрязняющих веществ от автотранспорта [4]. Таким образом, главным загрязнителем атмосферного воздуха в г. Владимире является автотранспорт.
Основными предприятиями - стационарными источниками загрязнения атмосферного воздуха на территории области являются Владимирские отделения ООО "Газпром трансгаз Нижний Новгород", предприятия энергетической отрасли, стекольной промышленности и предприятия, эксплуатирующими объекты размещения отходов. В 2011 г. в городе Владимире лишь 4,35% выброшенных в атмосферу веществ было уловлено и обезврежено Такой низкий уровень улавливания и обезвреживания загрязняющих у веществ можно объяснить недостаточной оснащённостью стационарных источников фильтрами, способными задерживать жидкие и газообразные вещества, поскольку на них приходится более 90 % всех выбрасываемых загрязняющих веществ.
В 2011 г. продолжалась тенденция увеличения количества автомобильного транспорта, зарегистрированного УГИБДД УВД по Владимирской области, находящегося как в личной собственности граждан, так и в собственности предприятий (с 309 470 шт. в 2010 г. до 328 674 шт. в 2011 г), что способствовало повышению уровня выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от автотранспорта. В то же время общая численность транспортных средств экологического класса 3 и выше на территории г. Владимира в 2011 г. выросла на 6,45 % по отношению к 2010 г.
Наблюдения за качеством атмосферного воздуха в г. Владимире осуществляются на 4 стационарных постах государственной службы наблюдений за состоянием окружающей среды (ГСН) [4]. Станции подразделяются на "городские фоновые" в жилом районе (ПНЗ-1, ул. Чапаева, 8), "промышленные" вблизи предприятий (ПНЗ-3, ул. Жуковского, 14 и ПНЗ-5, ул. Асаткина, 35), "автомобильные" в районе пересечения нескольких автомагистралей с интенсивным движением транспорта (ПНЗ-4, перекресток ул. Мира и ул. Батурина). Это деление является условным, так как застройка и размещение предприятий не позволяет сделать четкого деления районов. Отбор проб осуществляется на всех ПНЗ три раза в сутки. При этом контролируются как основные примеси, которые выбрасываются в атмосферу почти всеми источниками загрязнения: взвешенные вещества, диоксид серы, диоксид азота, оксид углерода, так и специфические: фенол, формальдегид, сульфаты, аэрозоли тяжелых металлов. Выбор мест отбора проб.
Улицы современного города представляют собой сложные системы. Они определяют лицо города и степень его благоустройства. Городские улицы связывают в единую транспортную сеть различные районы города, служат для движения транспорта, пешеходов, а также размещения зданий и элементов благоустройства. Улица любого города представляет собой протяженный накопитель выбросов выхлопных газов и пыли, а также пространство, в котором они рассеиваются и воздействуют на компоненты экосистемы и население данной территории.
В своей работе в качестве мест сбора осадков я выбрал 6 пунктов, расположенных в разных районах города Владимира. Они отмечены на карте (см. приложение № 1). Выбор связан с источником загрязнения, а также интенсивностью движения автотранспорта.
Пункт № 1 - лесопарк "Дружба". Расположен на значительном удалении от источников загрязнения и относится к категории "городской фоновый".
Пункт № 2 - "Владимирский химический завод". Относится к категории "промышленный", так как находится в зоне влияния промышленного предприятия (ВХЗ) и ТЭЦ.
Пункт № 3 - Золотые ворота. Относится к категории "автомагистральный", так как располагается на пересечении ул. Б. Московской, ул. Никитской, ул. Козлов вал.
Пункт № 4 - Перекрёсток ул. Мира, ул. Горького, ул. Батурина. Относится к категории "автомагистральный".
Пункт № 5 - ГБОУ СПО ВО "ВТЭК". Относится к категории "автомагистральный".
Пункт № 6 - гипермаркет "Глобус". Относится к категории "автомагистральный".
Исследование кислотности атмосферных осадков.
Кислотность - важный показатель качества атмосферных осадков, а, следовательно, снег и дождевую воду можно рассматривать как своеобразный индикатор чистоты воздушной среды. Наблюдения за кислотностью осадков велись в зимнее время года (с декабря по февраль), поэтому объектом исследования стал снежный покров. Снежный покров - слой снега на поверхности Земли, образовавшийся в результате снегопадов и метелей. Снежный покров как естественный планшет-накопитель дает действительную величину сухих и влажных выпадений в холодный сезон и количественную величину параметров загрязнения.
В ходе исследования было сделано по 3 пробы во всех 6 пунктах. Исследование кислотности снега проводилось в четыре этапа. (Фото, см. приложение № 2).
Первый этап - сбор проб снега. Для отбора проб снега использовали пробоотборник. Его вертикально погружали в толщину снега, затем наклоняли до уровня, находящегося примерно в 5 см от поверхности грунта, чтобы исключить попадания, в пробу частиц почвы и растительных остатков. Снег из пробоотборников помещали в предварительно промаркированные полиэтиленовые пакеты и доставляли в лабораторию, в колледж. Снег оставляли таять при температуре среды плюс 18-200 С в течение трех часов. Талую воду сливали в маркированные емкости.
Второй этап - выпаривание образцов осадков. 100 мл осадков каждой из 6 проб, упарил в выпарительных чашках на водяной бане. После выпаривания влаги в чашку добавил по каплям 1 мл дистиллированной воды, слил все в пробирку. Объем жидкости в пробирке составил 1 мл (концентрация увеличилась в 100 раз). Пробирки промаркировал.
Третий этап - определение рН снега. В 1 мл исследуемой жидкости каждой из 6 проб опустил полоски индикаторной бумаги. Сравнил изменения цвета индикаторной бумаги со шкалой на коробке индикаторной бумаги. Сделал вывод, об уровне кислотности изучаемых проб осадков на основании следующей градации: сильнокислые(1-3), кислые (4-5), слабокислые(6), нейтральные(6-7), слабощелочные(8), щелочные(9-10), сильнощелочные(11-12). Четвёртый этап - качественные реакции на сульфат, нитрат, хлорид-ионы. На три предметных стекла капнул по две капли изучаемой пробы. Затем на первое стекло капнул нитрат серебра (AgNO3) - реактив на хлорид - ион, на второе - хлорид бария (BaCl2) - реактив на сульфат - ион, на третье - дифениламин - реактив на нитрат - ион. Так проделал с каждой пробой. Сделал вывод, о присутствии данных ионов в каждой изучаемой пробе. Полученные результаты занёс в таблицу № 3.
Таблица № 3.
Результаты исследования кислотности атмосферных осадков в г. Владимире.
Место сбора пробыУровень кислотности осадковНаличие Cl- (AgNO3)Наличие SO42-
(BaCl2)Наличие NO3-
(Дифениламин)Лесопарк Дружба"слабокислые--+
р-р посинелВХЗкислые+
белый осадок-+
р-р посинелЗолотые воротакислые--+
р-р посинелП-к ул. Мира, ул. Горького, ул. Батуринакислые--+
р-р посинелГБОУ СПО ВО "ВТЭК"слабокислые--+
р-р посинелГипермаркет "Глобус"щелочные--- В результате исследования установил, что осадки, собранные в лесопарке "Дружба" слабокислые, однако в пробах снега были обнаружены нитрат - ионы. Несмотря на то, что лесопарк удален от источников загрязнения, осуществляется перенос кислотообразующих веществ ветром. Осадки, собранные около ГБОУ СПО ВО "ВТЭК" показали слабокислую реакцию среды, а около Золотых ворот и перекрёстка ул. Мира, ул. Горького и ул. Батурина - кислую реакцию среды. Это объясняется тем, что ул. Чайковского на территории, которой находится "ВТЭК", менее загружена автотранспортом, чем изучаемые перекрёстки. На крупных автомагистральных перекрёстках в воздух выбрасывается больше вредных кислотообразующий веществ, следовательно, осадки более кислые. Также было установлено, что кислую реакцию среды имеют осадки, собранные около ВХЗ, что доказывает влияние промышленного предприятия на загрязнение атмосферного воздуха в городе Владимире. В осадках, собранных около данного пункта, кроме нитрат - ионов были обнаружены и хлорид - ионы, что свидетельствует о выбросах в воздух данным стационарным источником и расположенной рядом с ним ТЭЦ хлор и азотсодержащих веществ. Все три пробы осадков, собранных около гипермаркета "Глобус" неожиданно показали щелочную реакцию среды. Возможно, такой результат можно объяснить наличием ионов щелочных металлов, которые попали в снег в результате вторичного загрязнения осадков противгололёдными реагентами используемыми на стоянке гипермаркета, например, препарат "Бионорд". Исследование токсичности атмосферных осадков.
Токсичность - свойство химических веществ проявлять повреждающее или летальное действие на живые организмы. Вещество, оказывающее токсическое действие, называется токсикантом, а процесс воздействия токсиканта на организм - токсикацией[8]. Количественно токсичность вещества для отдельного организма определятся как величина, обратная медианной летальной концентрации: Т = 1/LC50 . Организмы, используемые для оценки токсичности химических веществ в определённой среде, называются тест - объекты. Тест-объекты, по определению Л.П. Брагинского, это живые "датчики" сигнальной информации о токсичности среды и заменители сложных химических анализов, позволяющие оперативно констатировать факт токсичности (ядовитости, вредности) среды ("да" или "нет"), независимо от того, обусловлена ли она наличием одного точно определяемого аналитически вещества или целого комплекса аналитически не определяемых веществ [2]. Установление токсичности среды с помощью тест-объектов, сигнализирующих об опасности независимо от того, какие вещества и в каком сочетании вызывают изменения жизненно важных функций у тест-объектов, называется биотестированием.
Токсичность атмосферных осадков - это появление в них токсикантов природного или антропогенного происхождения. Согласно данным ежегодного доклада "О состоянии окружающей среды и здоровья населения Владимирской области в 2011 году", в атмосферном воздухе г. Владимира наблюдалось превышение ПДК среднегодовой концентрации по пыли в 1,4 раза и по формальдегиду в 5,3 раза. Данные примеси наряду с другими приоритетными примесями (диоксидом азота, фенолом, бензопиреном) будут определять токсичность атмосферных осадков в г. Владимире.
Для изучения токсичности осадков в г. Владимире в качестве тест - объекта выбрал семена редиса. Апробировал метод оценки токсичности атмосферных осадков на семенах редиса сорта "Жара".
В ходе исследования было взято по 3 пробы снега во всех 6 пунктах. Исследование токсичности снега проводилось в четыре этапа. (Фото, см. приложение № 3).
Первый этап - сбор проб снега. Провёл, как при определении кислотности осадков.
Второй этап - стерилизация чашек Петри в сушильном шкафу при t = 200 градусов в течение часа.
Третий этап - выпаривание образцов осадков. 200 мл осадков каждого из 6 пунктов упарил на водяной бане. В полученный сухой остаток добавил 2 мл дистиллированной воды.
Четвёртый этап - постановка биотестирования. На дно чашки Петри положил фильтровальную бумагу, а на неё налил 2 мл исследуемой жидкости осадков. Одна чашка Петри - контроль (дистиллированная вода). На фильтр высыпал 20 штук семян редиса сорта "Жара". Чашки Петри закрыл крышками и поместил в термостат при t = 25 градусов. Через 48 часов произвёл подсчёт проросших семян в каждой пробе и сравнил всхожесть в опытных образцах с контролем, который принял за 100%. Сделал вывод о степени токсичности изучаемых проб осадков на основании следующей градации[9]: 0 - 20% - очень высокая токсичность; 20 - 40 % - высокая токсичность; 40 - 60 % - средняя токсичность; 60 - 80 % - слабая токсичность; 80 - 90 % - очень слабая токсичность; 100 % - нет токсичности. Полученные результаты занёс в таблицу № 4.
Таблица № 4.
Результаты исследования токсичности атмосферных осадков в г. Владимире.
Место сбора пробы01.12.1219.01.1301.02.13Среднее арифметическоеСтепень токсичности осадковЛесопарк "Дружба"94%94%89%92%очень слабаяВХЗ63%84%73%73%слабаяЗолотые ворота79%73%79%77%слабаяПерекрёсток
ул. Мира, ул. Горького, ул. Батурина63%63%79%68%слабаяГБОУ СПО ВО "ВТЭК"78%53%74%68%слабаяГипермаркет "Глобус"15%11%0%9%очень высокаяИтак, осадки, собранные в лесопарке "Дружба" имеют очень слабую степень токсичности, так как лесопарк удален от источников загрязнения, и воздух на его территории менее загрязнён токсичными примесями. Осадки, собранные около ВХЗ, Золотых ворот, на перекрёстке ул. Мира, ул. Горького, ул. Батурина, ГБОУ СПО ВО "ВТЭК" имеют слабую степень токсичности, то есть примеси кислотообразующих веществ, содержащиеся в данной группе осадков, оказывают слабое токсическое влияние на прорастание семян редиса. Очень высокая степень токсичности проявилась у осадков, собранных около гипермаркета "Глобус". Таким образом, осадки, имеющие щелочную реакцию, оказывают сильное токсическое влияние на прорастание семян редиса, чем осадки с кислой реакцией среды. Заключение
Экологическая обстановка в городе Владимире по загрязнению атмосферного воздуха неблагополучная, так как:
• ежегодно увеличивается количество выбросов вредных веществ в атмосферу от автотранспорта, являющегося главным источником загрязнения воздуха в городе;
• выбросы от стационарных источников слабо улавливаются и обезвреживаются;
• в 2011 г ИЗА по 5 приоритетным примесям (взвешенным веществам, диоксиду азота, фенолу, формальдегиду, бензопирену) равен 13,4, что свидетельствует об очень высоком уровне загрязнения атмосферного воздуха в г. Владимире;
• высокий уровень загрязнения воздуха пылегазовыми выбросами обуславливает кислотность осадков, выпадающих в г. Владимире;
• кислотные осадки чаще всего выпадают в местах скопления автотранспорта, то есть на крупных автомагистралях или перекрёстках таких дорог, а также около крупных промышленных предприятий.
В промышленных городах в зимнее время года атмосферные осадки могут загрязняться не только кислотообразующими веществами, выбрасываемыми в воздух передвижными и стационарными источниками, но и вторично загрязняться современными противогололёдными реагентами, содержащими ионы щелочных металлов. В результате и кислотные, и щелочные осадки могут оказывать негативное токсическое влияние на почву, растительность, подземные воды.
Список литературы
1. Арустамов Э.А., БаркаловаН.В., Левакова И.В. Экологические основы природопользования: Учебник. - М.: Издательско - торговая корпорация "Дашков и К0", 2005. - 320с.
2. Брагинский Л.П. Методологические аспекты токсикологического биотестирования на Daphnia magna Str. и других ветвистоусых ракообразных (критический обзор) // Гидробиол. журн. - 2000. - Т. 36, № 5. - С. 50-70.
3. Заиков Г.Е., Маслов С.А., Рубайло В.Л. Кислотные дожди и окружающая среда.
4. Ежегодный доклад "О состоянии окружающей среды и здоровья населения Владимирской области в 2011 году".
5. Ерохин Ю.М. Химия: учебник для студ. учреждений сред. проф. образ./15 изд. стер. - М.: изд. Центр "Академия", 2010 г.- 384 с.
6. Константинов В.М., Челидзе Ю.Б. Экологические основы природопользования: учеб. пособие для студ. учреждений сред. проф. образования. - М.: Издательский центр "Академия", 2008. - 208с.
7. Коровин Н.В. Общая химия. - М.: Высшая школа, 2009. - 556 с. 8. Трушина Т.П. Экологические основы природопользования: Учебник для колледжей и средних специальных заведений.- М.: Издательско - торговая корпорация "Дашков и К", 2003. - 352 с.
9. Федорова А.И., Никольская А.Н. Практикум по экологии и охране окружающей среды. - М.: Гуманит. Изд. Центр ВЛАДОС, 2009. - 288 с.
10. Химия и экология. Материалы для проведения учебной и внеурочной работы по экологическому воспитанию / Сост.Г.А. Фадеева. - Волгоград: Учитель, 2005. - 118 с.
11. Закон РФ "Об охране окружающей среды" (2002).
12. Закон РФ "Об охране атмосферного воздуха".
13. http://www.wikipedia.org/
14. http://chemistry.narod.ru/razdeli/eco/5.htm
Приложение 1.
Карта мест сбора осадков.
Приложение 2.
Исследование кислотности атмосферных осадков.
1. Сбор проб снега.
2.Выпаривание образцов осадков
3. Определение рН снега.
Приложение 3.
Исследование токсичности атмосферных осадков.
в начале опыта
спустя 48 часов
1
Автор
profobrazovanie
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
147
Размер файла
925 Кб
Теги
831____
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа