Исследовательская работа "Оценка степени загрязнение воздуха на территории города Сургута"

Приложение 3.

Оценка степени загрязнения воздуха на территории города Сургута методом биотестирования

(предполагаемая степень загрязнения снежного покрова, по данным проведенного биотестирования, ноябрь-март 2013-2014 гг.)

ОБЛАСТНОЙ КОНКУРС ЮНЫХ ИССЛЕДОВАТЕЛЕЙ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

«СОХРАНИМ НАШУ ЗЕМЛЮ ГОЛУБОЙ И ЗЕЛЕНОЙ»

Российская Федерация Тюменская область

Ханты-Мансийский автономный округ-Югра

город Сургут

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная средняя школа №18 им.В.Я.Алексеева

(экологическое объединение «Экологический десант»)

Оценка степени загрязнения воздуха на территории  города Сургута методом биотестирования

снежного покрова

                                             Автор:  Баранова Юлия Алексеевна, ученица 8в  класса

                                             Муниципальное бюджетное образовательное   учреждение

                                             средняя общеобразовательная школа №18 им.В.Я.Алексеева

                                             Руководитель: Кайгородова Надежда Анатольевна, 

                                        учитель географии высшей квалификационной категории

                                        Муниципальное бюджетное образовательное   учреждение

                                             средняя общеобразовательная школа №18 им.В.Я.Алексеева

г.Сургут 2014г.

Оглавление

		Стр.
	Введение	3
ГЛАВА I.	ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПО ПРОБЛЕМЕ ИССЛЕДОВАНИЯ	4
	1.1. Особенности загрязнения атмосферного воздуха Сургута промышленными и транспортными  выбросами.	4
	1.2. Снег-накопитель загрязняющих веществ.	6
ГЛАВА II.	РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ	8
	2.1. Методика и результаты исследования	8
	2.2.          Обсуждение результатов	12
	Выводы	13
	Предложения	14
	Литература	15
	Приложение №1 ФОТО	16
	Приложение №2 КАРТА СУРГУТА  «Результаты исследований»	17

КРАТКАЯ АННОТАЦИЯ

Экология атмосферы – одна из острейших проблем современного человека. Именно поэтому, большое значение приобретает решение проблем экологического контроля за состоянием среды города.  Снег – это индикатор, который позволяет судить о загрязнении окружающей среды.

Цельнашего исследования: оценить степень загрязнения воздуха на территории города Сургута методом биотестирования снежного покрова.Задачипо достижению цели были направлены на определениепотенциальных источников загрязнения воздуха, основных видов выбросов в атмосферу и степень их опасности для окружающей среды;проведениебиотестирования для определения зависимости развития семян тест-растений от токсичности снежного покрова; определение рейтинга территорий города по уровню загрязнённости. В работе были использованы общетеоретические и эмпирические методы исследования:мини экспедиции, биотестирование, наблюдения.

Исследование талой воды снега на общую токсичность методом биотестирования с использованием кресс-салата, пшеницы, гороха показало, что в пределах территории города Сургута имеет место загрязнение воздуха, которое замедляет прорастание семян и рост корня растений-биоиндикаторов. Степень загрязнения воздуха зависит от: большого количества транспорта и не достатка автомобильных развязок; направлением ветра со стороны стационарных источников с токсичными выбросами в атмосферу (ГРЭС-2); точечной застройки города, где в микрорайонах образуются мертвые зоны, при строительстве не соотносится планирование застройки с экологическими требованиями.На основе полученных результатов, мы определили рейтинг исследуемых территорий города по уровню загрязнённости. Предполагаем, что за зимний период 2013-2014 года наибольшее загрязнение воздуха будет наблюдается в районах забора проб снега: врайоне реки Бардаковки, ГРЭС-2 икинотеатр «Аврора», несколько ниже загрязнение снега в районе Парка «За Саймой», улиц Энергетиков и Островского. Менее загрязненные районы это  ул. Майская, ул. Артема и Старый Сургут.

Введение. Экология атмосферы – одна из острейших проблем современного человека. По последним данным Международного агентства по изучению рака при ООН, загрязнение воздуха вне помещений – лидирующий фактор развития онкологических заболеваний. Хуже всех приходится тем, кто живет в мегаполисах и городах с развитой тяжелой промышленностью. Сургут – не то и не другое, затерянный в тайге, удаленный от центра страны, он, вероятно, может претендовать на звание города, в котором дышать не опасно для жизни [1].

По мнению старшего научного сотрудника НИИ экологии Севера, Соколова С. проблема нашего региона – не в загрязнении воздуха. Единственные источники загрязнения воздуха в Сургуте – это ГРЭС и многочисленный автотранспорт. А климатические особенности нашего региона таковы, что у нас происходит интенсивное самоочищение атмосферного воздуха. Но эта специфика, к сожалению, сегодня не учитывается в городской строительной политике, ни плотность застройки, ни ее высотность строители не соотносят с экологическими требованиями. Из-за точечной застройки в микрорайонах города образуются мертвые зоны, куда стекается вся грязь и застаивается там из-за того, что естественное проветривание невозможно. Соответственно, то, что должно выветриться за счет завихрений, остается внутри микрорайона.

Именно поэтому, большое значение приобретает решение проблем экологического контроля за состоянием среды города.  Снег – это индикатор, который позволяет судить о загрязнении окружающей среды.  Данная проблема является весьма актуальной для города Сургута.

Наиболее приемлемым для выявления состояния окружающей среды является климатический мониторинг – система наблюдений за переносом и рассеиванием загрязняющих веществ в воздухе. О чистоте воздуха можно судить прямым путём – провести химический анализ воздуха  и косвенным: с помощью растений-биоиндикаторов. 

Цель исследования: оценить степень загрязнения воздуха на территории города Сургута методом биотестирования снежного покрова.

Задачи:

1.       Определить на территории города потенциальные источники загрязнения воздуха и основные виды выбросов в атмосферу, и степень их опасности для окружающей среды.

2.       По существующей методике биотестирования определить зависимость развития семян тест-растений от токсичности снежного покрова.

3.       На основе результатов исследования  определить рейтинг территорий по уровню загрязнённости.

4.       На основе обобщения полученных результатов сделать вывод о степени загрязнения воздуха на территории города Сургута.

Объект исследования: снежный покров на территории города Сургута

Предмет исследования: степень загрязнения воздуха на территории города

Методы исследования, используемые в работе:  Общетеоретические: анализ, синтез, сравнение, математический метод, обобщение; Эмпирические: мини экспедиции, биотестирование, наблюдения.

Место проведения исследований: город Сургут: лесной массив к западу от города Сургута на расстоянии около 15 км, Парк «За Саймой», ул. Энергетиков, ул. Островского, ул. Майская, район ГРЭС-2,  район Старого Сургута, ул. Артема, район кинотеатра «Аврора», район реки Бардаковка

Сроки проведения исследований: ноябрь-март 2013-2014 гг.

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПО ПРОБЛЕМЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.2. Особенности загрязнения атмосферного воздуха Сургута промышленными и транспортными  выбросами.

Город Сургут попал в перечень 100 самых загрязненных городов России с населением свыше ста тысяч человек. Такие данные содержатся в материалах Минприроды о состоянии и охране окружающей среды в 2012 году. Список составлен на основе индекса загрязнения атмосферы, который характеризует суммарное загрязнение в целом по городу. Уровень загрязнения считается повышенным при индексе от 5 до 6, высоким - от 7 до 13, очень высоким - от 13 и выше. В Сургуте отмечен повышенный уровень загрязнения, индекс равен 6, и город расположился на 94-м месте [2]. За год в атмосферу города поступает 105 тысяч тонн выбросов вредных веществ. Однако по сравнению с прошлым годом их количество сократилось почти на 4% [3].

Согласно данным Роспотребнадзора за 2012 год, загрязнение атмосферного воздуха в  городе характеризуется повышенными значениями концентраций формальдегида и фенола. При этом значение предельно допустимой максимально-разовой концентрации формальдегида в  Сургуте - возросло. Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха в городе являются ГРЭС-1 и ГРЭС-2, увеличение числа автотранспорта [4]. По данным 2012 года в Сургуте зарегистрировано более 152 тысяч автотранспортных средств [5].

Так как атмосфера в городе сильно зависит от приземных инверсий, которые в безветренную погоду приводят к застою воздуха, большое количество автотранспорта дает высокую концентрацию вредных для человека примесей в атмосфере. Также повышают уровень загазованности постоянные пробки. Хвосты перед светофорами длиной в несколько десятков метров, приводят к тому, что загрязнение накапливается и за счет приподнятой инверсии зависает на этом участке. К тому же на интенсивность движения наслаивается фактор некачественного топлива. Соединения, которые выбрасываются в атмосферу при его сгорании, могут провоцировать онкозаболевания и другие поражения органов и систем человека [6].

Предприятия и транспорт загрязняют атмосферу города окислами азота, окислами углерода, сернистым ангидридом, углеводами (формальдегидом и фенолом), марганцем, хромом, железом, различными видами пыли (древесной, цементной, металлической, неорганической) и др. Приоритетными по уровню загрязнения являются: азота диоксид (73,5%), окись углерода (18,2%), сернистый ангидрид (2,4%), пыль неорганическая (2,5%), пыль древесная (0,5%), пыль цементная (0,2%), сажа (0,1%). Главным источником загрязнения атмосферы города являются ГРЭС и автотранспорт.  Сжигание, а не утилизация бытовых и производственных отходов также является опасным источником загрязнения воздуха [7]

1.2. Снег-накопитель загрязняющих веществ. Сам по себе снег является эффективным накопителем аэрозольных загрязняющих веществ, выпадающих из атмосферного воздуха. При таянье все эти вредные вещества попадают в окружающую среду. При образовании и выпадении снега в результате процессов сухого и влажного вымывания концентрация загрязняющих веществ в нем оказывается обычно на 2-3 порядка величины выше, чем в атмосферном воздухе. Таким образом, снег, выпавший в конце ноября, сохранит вредные вещества, которые в нем содержатся, до весны. Загрязнение снежного покрова происходит в 2 этапа. Во-первых, это загрязнение снежинок во время их образования в облаке и выпадения на местность - влажное выпадение загрязняющих веществ со снегом. Во-вторых, это загрязнение уже выпавшего снега в результате сухого выпадения загрязняющих веществ из атмосферы, это автомобильный транспорт и промышленные предприятия. Взаимоотношение между сухими и влажными выпадениями зависит от многих факторов, главными из которых являются: длительность холодного периода, частота снегопадов и их интенсивность, физико-химические свойства загрязняющих веществ, размер аэрозолей. Среднее время пребывания в атмосфере антропогенных и природных веществ тесно связано с высотой выброса и физико-химическими свойствами. Время пребывания, как правило, растет с высотой выброса и увеличением дисперсности аэрозольных частиц и составляет от нескольких минут до года и более. Характерная высота поступления загрязняющих веществ от крупных промышленных предприятий и тепловых электростанций составляет 150 м. Промышленные предприятия. Промышленные предприятия вносят основной вклад в загрязнение снежного покрова. Они загрязняют как уже выпавший снег, так и еще образующиеся снежинки. Радиус загрязнения довольно велик. Степень загрязнения напрямую зависит от типа предприятия и от фильтров, которые оно использует [8] . Автомобильный транспорт. Выброс загрязняющих веществ автотранспортом происходит практически на уровне земли, и интенсивное загрязнение снежного покрова происходит локально, в непосредственной близости от дороги на небольшой радиус, но степень загрязнения этого радиуса очень высока.

За зимний период с ноября по декабрь 2013 года и с января по февраль 2014 года на территории Сургута господствовал западный и юго-западный перенос воздушных масс (49% повторностей направления ветра). Восточный перенос воздушных масс со стороны главного стационарного источника загрязнения воздуха в городе – ГРЭС-2 – 8%  [9]

Рис 1. Роза ветров (по направлениям) за ноябрь-февраль 2013-2014 год

Таблица 1.

Направление и повторяемость ветров в городе Сургуте

(за период с 01.11.2013 по 25.02.2014  года)

Румбы	Направление ветра	Повторяемость ветра, %
1.	С	4,4
2.	ССВ	2,5
3.	СВ	1,5
4.	ВСВ	2,1
5.	В	4
6.	ВЮВ	7,1
7.	ЮВ	4,1
8.	ЮЮВ	3,1
9.	Ю	7,5
10.	ЮЮЗ	13
11.	ЮЗ	15
12.	ЗЮЗ	11,7
13.	З	10,1
14.	ЗСЗ	4,6
15.	СЗ	2,3
16.	ССЗ	3,4

ГЛАВА II. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Методика и результаты исследования

Методика исследования снега проводилась по существующей методике Мансуровой С.Е.,2001, Муравьева А.Г., ,2003. Исследование талой воды снега на общую токсичность методом биотестирования с использованием кресс-салата, пшеницы, гороха.

Оборудование и реактивы:

-         семена кресс-салата, пшеницы, гороха одинаковые по размеру, одной партии;

-         чашки Петри;

-         пробы снега.

Ход работы

1.     01.03.2014г. взяли пробы снега с 10 площадок на территории города Сургута: лесной массив к западу от города Сургута на расстоянии около 15 км, Парк «За Саймой», ул. Энергетиков, ул. Островского, ул. Майская, район ГРЭС-2,  район Старого Сургута, ул. Артема, район кинотеатра «Аврора», район реки Бардаковка. (Карта города Сургута. Районы забора проб снега. Приложение 1)

2.     Забор проб осуществлялся на всю глубину мощности снежного покрова

3.     После забора проб, снег занесли в помещение. После того, как снег растаял,  и температура талой воды сравнялась с комнатной, талую воду профильтровали и использовали для биотестирования.

4.     Для каждой пробы снега опыт ставился в трех повторностях для кресс-салата, пшеницы и гороха. Количество семян для каждой повторности - 10 семян. Семена помещали в чашки Петри и добавили талую воду в равных количествах для каждой повторности.

Для определения всхожести семян использовали дисцилированную воду. Всхожесть семян в контроле и в опытных вариантах определялась на 3 сутки. Процентную долю проросших семян для каждой пробы вычисляли по формуле: Р = n : N •100%

Р – доля проросших семян; n – количество проросших семян;

N – количество семян взятое для пробы.

5.     Наблюдали прорастание семян и рост проростков в течение 7 суток, добавляя, по мере высыхания, талую воду в одинаковых объемах, полученную из снега с тех же участков.

6.     Измерение длины корня проводили на 7 сутки. Определяли среднюю длину корня в каждой пробе для кресс-салата, пшеницы и гороха (суммировали длину корней в каждой пробе, и полученный результат делили на количество семян для каждой пробы).

7.     Результаты наблюдений по всхожести и средней длины корня в каждой пробе заносили в Таблицу 2 и 3.                                         Таблица 2.

Результаты исследования талых вод снега методом биотестирования

за период 01.11.2013 -25.02.2014  года

(по методике Мансурова С.Е.,2001, Муравьев А.Г., 2003[10])

Дата наблюдений	Районы забора проб снега
	Контроль, дисцилированная вода	лесной массив	Парк «За Саймой»	ул. Энергетиков	ул.Островского	ул.Майская	район ГРЭС-2	район Старого Сургута	ул. Артема	район кинотеатра «Аврора»	район р. Бардаковка
01.03		Всхожесть,%
Кресс-салат	98	93	80	93	90	83	87	73	83	60	47
Пшеница	50	37	10	20	13	13	0	17	6	3	0
Горох	80	100	67	80	53	73	73	73	53	27	40
07.03	Средняя длина корня, мм
Кресс-салат		18	12	16	21	25	19	19	28	11	10
Пшеница		6	2	2	3	3	0	5	1	1	0
Горох		15	11	5	7	13	9	15	7	6	5

Всхожесть (средние значения), %

Рис. 2

В зависимости от результатов опыта на всхожесть присваивают один из четырех уровней загрязнения.

1. Загрязнение отсутствует

Всхожесть семян достигает 90-100%, всходы дружные, проростки креп­кие, ровные. Эти признаки характерны для контроля, с которым следует  сравнивать опытные образцы.

2. Слабое загрязнение

Всхожесть   60-90%. Проростки почти   нормальной длины, крепкие, ровные.

3. Среднее загрязнение

Всхожесть 20-60%. Проростки по сравнению с контролем   короче тоньше. Некоторые проростки имеют уродства,

4. Сильное загрязнение

Всхожесть семян очень слабая (менее 20%), Проростки мелкие и уродливые. (Ашихмина Т.Я., 2000)

Длина главного корня (среднее значение), мм

Рис. 3

Таблица 3

Рейтинг территорий по уровню загрязнённости

Предполагаемая степень загрязнения снежного покрова, по данным проведенного биотестирования, (2013-2014 гг.)

район	Средняя длина корня	Рейтинг загрязненности
ул.Майская	14	1
Лесной массив	13	2
Район Старого Сургута	13	3
ул.Артема	12	4
ул.Островского	10	5
Район ГРЭС-2	9	6
ул. Энергетиков	8	7
Парк «За Саймой»	8	8
Район кинотеатра «Аврора»	6	9
Район р. Бардаковка	5	10

2.3.          Обсуждение результатов

 На основе изучения специальной литературы и проведенных наблюдений,  мы предполагаем, что

1.   На территории Сургута имеются потенциальные источники загрязнения воздуха:

- стационарные – ГРЭС-1 и ГРЭС-2

- передвижные – автотранспорт

- транзитные – господствующий перенос воздушных масс (ноябрь-февраль 2013-2014 гг.) юго-западный и северо-восточный.

2. Основные вещества  – загрязнители, которые могут присутствовать на территории города, относятся к 2 и 3 классу опасности (азота диоксид, окись углерода, сернистый ангидрид, пыль неорганическая, пыль древесная, пыль цементная, сажа формальдегид, фенол) и могут оказывать негативное влияние, как на здоровье человека, так и на состояние окружающей среды.

2.                 Согласно методике, при биотестировании снега с применением в качестве биоиндикатора кресс-салата, пшеницы и гороха в качестве критериев загрязнения среды, мы использовали усредненные показатели всхожести семян, скорости роста главного корня (Таблица 2, 3 Рис 2,3).

3.                 На основе полученных результатов, мы определили рейтинг исследуемых территорий по уровню загрязнённости. Предполагаем, что за зимний период 2013-2014 года наибольшее загрязнение воздуха будет наблюдаться в районах забора проб снега: в районе реки Бардаковки, ГРЭС-2 и кинотеатр «Аврора», несколько ниже загрязнение снега в районе Парка «За Саймой», улиц Энергетиков и Островского. Менее загрязненные районы это районы  ул. Майской, ул. Артема и Старого Сургута.

      Следует отметить, что в районе реки Бардаковки и кинотеатра «Аврора»,  самые низкие значения показателей средней длины корня. Мы объясняем это тем, что в этой части города большой поток автотранспорта. Также мы предполагаем, что больший вклад в загрязнение воздуха, может внести ГРЭС-2 при северном и северо-восточном направлении ветра (карта-схема Сургута). В направлении от ГРЭС-2 к западу и к юго-западу мы наблюдаем повышение загрязнение проб снега в районе Парка «За Саймой», улицы Энергетиков и Островского. Возможно, это связано с переносом воздушных масс со стороны ГРЭС-2.

Выводы

На основе результатов проведенных исследований, мы приходим к выводу, что в пределах территории города Сургута имеет место загрязнения воздуха, которое замедляет прорастание семян и рост корня. Степень загрязнения воздуха зависит от:

- большого количества транспорта и не дстатком автомобильных развязок;

- направления ветра со стороны стационарных источников с токсичными выбросами в атмосферу;

- точечная застройка города, где в микрорайонах образуются мертвые зоны, при строительстве не соотносят планирование застройки с экологическими требованиями.

Предложения

        Исходя из  результатов работы, можно предложить ряд мер по стабилизации экологической ситуации в городе:

1.   На ГРЭС-2, при разработке стандартов качества воздуха принять за ПДК (предельно допустимые концентрации) двуокиси серы в воздухе 0,05 мг/м³, так как даже такие низкие концентрации вещества способны оказывать вредное воздействие на растения.  А значит, и снизить показатели ПДВ (предельно допустимые выбросы) по этому веществу

2.   Переводить двигатели автомобилей на экологически чистое топливо.

3.   Переводить двигатели на газовое топливо, менее токсичное для среды и человека.

4.   Уменьшить длительность стоянок транспорта за счет строительства новых автомобильных развязок.

4. Населению больше использовать общественный транспорт

5. Газозаправочные станции строить за пределами городской черты, на большом удалении от жилых домов, школ, больниц.

6. Озеленять автомагистрали растениями.

Литература

1.     http://www.siapress.ru

2.     ugrapro.ru

3.     http://sitv.ru

4.     ttp://sitv.ru

5.     http://www.siapress.ru

6.     http://www.siapress.ru

7.     http://ust-razvitie.narod.ru/Surgut.htm

8.     Романова В.Ю., Костенко В.К., Колесникова В.В., Мартынова Е.А. Основы экологии / Учебное пособие для студентов заочного отделения, Донецк 2005

9.     Прогноз погоды, http://rp5.ru/Погода

10.  Мансурова С.Е., Кокуев Г.Н. Следим за окружающей средой нашего города: 9-11кл.: Школьныйпрактикум.М.:Гуманит.изд.центр ВЛАДОС,2001

11. Школьный экологический мониторинг. Учебно-методическое пособие / Под  ред. Т.Я. Ашихминой. – М.: АГАР, 2000.

12. Алексеев С.В, Груздев Н.В. и др. Экологический практикум школьника: справочное пособие.- Изд. «Учебная литература», 2005

Приложение 1.

Биотестирование