ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

«ВЛИЯНИЕ ТРАНСПОРТА НА ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ РЕКИ РУБЕЖКИ»

ВВЕДЕНИЕ

             В 1991 году в Рубежинской школе была создана экологическая группа.  В работах этой группы имеется достаточное количество данных, говорящих о благополучной экологической обстановке села Рубежка.(фото №1, фото №2)

Целями исследования являются выяснение  наличия загрязнения воды и воздуха автотранспортом в районе села Рубежка путем проведения физико-химического анализа почвы, растительности; выяснение, насколько актуальна проблема загрязнения окружающей среды для села Рубежка; формулировка  выводов.

В ходе исследования решались следующие задачи:

·        Изучить литературу, используя различные источники информации, о загрязнении атмосферы различными веществами и их влиянии на организм человека;

·        Освоить методики определения физико-химических характеристик проб воды, почвы, растительности, атмосферы;

·        Определить физические характеристики, качественный и количественный состав воды, почвы, растительности, атмосферы.

Для успешного выполнения работы мы изучили следующие методы диагностики  степени загрязненности  района села Рубежка:

1.Определение загрязнений, производимых автотранспортом;

1.1Определение содержания количества вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу автотранспортом.

          1.2. Определение содержание  ионов свинца в зеленой массе в районе моста р. Рубежка;

1. 3. Определение содержания свинца и хлоридов в почвенной вытяжке;

1. 4. Определение загрязнений воздуха по снежному покрову;

Село Рубежка, название которого известно с XVI века, расположено на берегу реки Рубежка. Рубежка- степная речка ЗКО, правый приток Урала. (фото №3)Течение с севера на юг.Летом во многих местах пересыхает. При ее устье в урочище «Орешная лука» было одно из первых селений яицких казаков конца 16 и начала 17 столетий.

Ход исследования:

1.Определение загрязнений, производимых автотранспортом.

Автомобиль - один из главных источников загрязнения окружающей среды. Отработанные газы двигателей внутреннего сгорания содержат более 200 вредных веществ и соединений, в том числе и канцерогенных. Среди веществ, вызывающих химическое загрязнение воздуха, наиболее распространены и опасны оксиды азота, серы, угарный газ, углеводороды, тяжелые металлы, сажа - продукты неполного сгорания топлива.

Загрязнение воздуха, в первую очередь, отрицательно сказывается на состоянии здоровья человека, на животных и растениях.

В данной части работы проведено исследование влияние выхлопных газов автомобилей на экологическое состояние реки Рубежка.

1.1Определение содержания количества вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу автотранспортом.

  Цель работы на данном этапе: изучить влияние автотранспорта на состояние атмосферного воздуха района реки Рубежка.

  Для достижения данной цели необходимо было выполнить следующие задачи:

·        Определить интенсивность и состав транспортного потока на контрольном участке;

·        Рассчитать количество топлива разного вида, сжигаемого двигателями автомашин;

·        Рассчитать количество образованных вредных веществ по бензину.

Определение количества единиц автотранспорта, проходящего  по контрольному участку исследования:

1.     На мосту, расположенном над рекой Рубежка, 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.

На основе шестикратного проведения эксперимента были получены усредненные характеристики транспортного потока, представленные в таблице №1.

2.     Рассчитывается общий путь, пройденный выявленным количеством автомобилей каждого типа за 1 час(S, км) по формуле: S=N*L, где N- количество автомобилей каждого типа (на дизельном и бензиновом топливе) за 1 час; L- длина участка, км, равная 0,1 км.

S=N*L=30*4*0,1 км=12 км

S=N*L=10*4*0,1  км=4  км

3.     Рассчитывается количество топлива, сжигаемого двигателями автомашин (R, л) по формуле: R=S*К, где К-расход топлива на 1 км пути ,л, приблизительно равный  0,1 л для бензиновых двигателей, и 0,4 л для дизельных.

R=S*К=12 км*0,1 л= 1,2 л/км

R=S*К=4 км *0,4=1,6 л/км

4.Рассчитывается объемное количество выделившихся загрязняющих веществ (V, л)на выбранном нами участке дороги по формуле : V=R*K, где К- коэффициент (для бензина: при сгорании топлива, необходимого для пробега 4 км, выделяется : 0,6 л угарного газа,0,1 л углеводорода, 0,04 л диоксида азота; для дизельного топлива: при сгорании топлива, необходимого для пробега 1 км, выделяется: 0,14 л угарного газа, 0,037 л углеводорода, 0,015 л диоксида азота.)

V (бензиновый)=R*K=1,2 л *0,6л=0,72 л (СО)

V (бензиновый)=R*K=1,2 л *0,1л=0,12 л (углеводороды)

V (бензиновый)=R*K=1,2 л *0,04л=0,048 л (NO2)

V (дизельный)=R*K=1,6 л *0,14 л=  0,224 л (СО)

V (дизельный)=R*K=1,6 л *0,037 л=  0,0592   л (углеводороды)

V (дизельный)=R*K=1,6 л *0,015 л=   0,024 л   (NO2)

5.Рассчитывается количество свинца(m, г),содержащееся в топливе  (1 л этилированного бензина содержит в среднем 0,25 г тетраэтилата свинца), с использованием данных по расходу топлива на исследуемом участке автотрассы: m(Pb)= R*K(Pb), где R- количество сжигаемого топлива, К- коэффициент, равный 0,25

m(Pb) (бенз)= R*K(Pb)=1,2*0,25=0,3 г

m(Pb) (диз)= R*K(Pb)=1,6*0,25=0,4 г

( таблица №2)

Вывод: Полученные результаты говорят о том, что среднечасовой транспортный поток на мосту р. Рубежка немного превышает санитарные нормы. Можно предположить небольшое превышение количества вредных веществ (особенно свинца), выбрасываемых в атмосферу работающим автомобильным двигателем. Представлялось целесообразным провести дальнейшее исследование по определению загрязнения  проводимым автотранспортом.

1.2. Определение содержание ионов свинца в зеленой массе в районе моста   р.Рубежка

Причиной летнего листопада является высокое содержание свинца в воздухе. Но концентрируя этот металл, растения очищают воздух. Для борьбы с гололедом разбрасывают большое количество противогололедных реагентов, содержащих соединения хлора (СаСl₂). Соль хлорида кальция отрицательно воздействует на растения. Кроме того, листья деревьев накапливают в себе вредные соединения из атмосферы. Поэтому осенью следует собирать листья и уничтожать их. Причем экологически целесообразно захоронять загрязненные листья, так как при сжигании все накопленные вредные вещества, снова поступят в атмосферу.

Задачи данного этапа работы:

• определить наличие свинца в зеленой массе в районе моста р.Рубежка;
• показать уровень загрязнения окружающей среды выхлопными газами автомобилей.

Пробоотбор проводился 13 сентября 2010 г.

Методика определения содержания свинца в листьях растений

1.     Было собрано по 100 г растительных проб одного вида с контрольного  участка, которые затем растирались в ступке.

2.     Затем было добавлено по 50 мл 40%-ного этилового спирта.

3.     Проведено фильтрование раствора.

4.     Экстракт кипятился на водяной бане, чтобы соединения свинца (а это главным образом бромид свинца) перешли в раствор.

5.     Экстракт упаривался до 10 мл.

6.     Далее на фильтровальную бумагу необходимо было нанести каплю исследуемого раствора. Затем подсушить ее на воздухе, (над плиткой или пламенем спиртовки). В то же самое место капнуть раствор реагента – йодистого калия (KI).

Результаты эксперимента представлены в таблице №3; фото № 4.

Эксперимент показал, что соединений свинца в растениях нет.

Вывод: Полученные результаты можно объяснить несколькими причинами. Во-первых, по автодороге проезжает умеренное количество. С другой стороны, ведется борьба с недобросовестными производителями бензина, которые в целях повышения октанового числа используют присадки, содержащие соединения свинца. А если в топливе нет свинца, то его нет и в атмосфере.

1. 3. Определение содержания свинца и хлоридов в почвенной вытяжке

Вдоль дорожных магистралей и вокруг мест свалок промышленных отходов образуются зоны загрязнения почвы свинцом, мышьяком, висмутом, медью, кадмием и т. д. Поэтому качественный химический анализ почвенного раствора является одним из простых и доступных методов обнаружения «нежелательных элементов».

Анализ водной вытяжки почв описан русским ученым Н. Комовым (1788 г.), а с конца ХIХ века он используется как основной метод для определения степени и характера засоленности почв и решения других практических задач. В лаборатории для получения водной вытяжки используют дистиллированную воду.

Задача:

Определить наличие свинца в образцах почвы, взятых на контрольных участках.

Для качественного анализа почв было исследовано три образца, взятые из разных мест: с придорожной полосы  в районе моста реки Рубежка (проба №1),  на расстоянии 500 м от автодороги (проба №2), на  территории , используемой арендаторами под овощные культуры(проба №3). Пробоотбор проводился 18 июня 2010  г.

Методика определения содержания свинца и хлоридов в почвенной вытяжке.

1. Образцы почвы были взяты с глубины 5 см, сложены в три разных полиэтиленовых пакета. 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.

2. Для приготовления водной вытяжки на весах отмерялось по 50 г почвы из каждого пакета. В каждый из трех 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.

3. Для обнаружения ионов свинца в почвенных образцах использовался метод капельного анализа. На рабочем столе выкладываются три предметных стекла. На отдельные стекла наносится по 1 капле каждой вытяжки. Затем к каждой капле вытяжки добавляется по капле реагента KI. На всех пластинках не было обнаружено видимых изменений (выпадение осадка в виде желтых хлопьев). Следовательно, во всех трех пробах качественные реакции на свинец дали отрицательный результат.

4. 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.

Результаты эксперимента представлены в таблице №4.

В пробах №1 и №2  не было обнаружено содержание хлорид-ионов, тогда как в пробе №3 ,судя по характеру выпавшего осадка в виде слабой мути, концентрация  составляет 1-10 мг/л.

Выводы: Присутствие хлорид- анионов  на территории, используемой арендаторами под овощные культуры, может быть связано с  применением различных пестицидов. Кроме этого, происходит обмеление реки Рубежка в результате использования воды из реки для полива культур (фото №5)

По результатам проведенного исследования  можно сделать следующие выводы:

·        Умеренная нагрузка на мосту реки Рубежка автотранспортными средствами, большая площадь зеленых насаждений оказывают благотворное влияние на экологическое состояние реки Рубежка;

·        Обмеление реки Рубежка и небольшое содержание хлорид- ионов в почвенной вытяжке, возможно, связано с использованием территории вблизи реки арендаторами под овощные культуры;

Использованная литература:

1.      Водный Кодекс Республики Казахстан,2002.

2.     Галимов А.Г., Галимов М.А.,Амельченко В.И. География Западно-Казахстанской области.Уральск,2001.

3.     Гарин В.М.,Кленова И.А.,Колесников В.И. Экология для технических вузов.Ростов-на Дону,Феникс,2001.

4.     Мазур И.И.,Молдаванов О.И. Курс инженерной экологии,М.,В.Ш.,1999.

5.     Ниязбекова А.Б.,Чуб Т.И. Экологическая экспертиза и нормирование.Уральск,2007.

6.     Парфенова А.Я. География сельского хозяйства Уральской области.Уральск, 1990.

7.     Туремуратова Ж.М. Приуралье.Алматы,2001.

8.     Экологический кодекс,2007.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица №1.Характеристика транспортного потока:

Таблица№2. Количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу:

Таблица №3. Количество ионов свинца в листьях растений:

Таблица №4. Количество ионов свинца и хлора в почвенной вытяжке:

Фото №1.  План села Рубежка

Фото №2. Создание первой экологической группы (1991 г)