Проектная работа "Талые воды"

Муниципальное образовательное учреждение

«Ковернинская средняя  школа №1»

Проектная работа по географии:

«Талые воды и загрязнение окружающей среды»

Выполнили: обучающиеся 9 «Б» класса

 Зуйкова Алена и Кодочигова  Надежда

Руководитель: учитель географии

Грошева Валентина Владимировна

п. Ковернино

2016 год

Содержание

1.     Введение

2.     Основная часть

2.1.          Основной противогололедный материал

2.2.          Портится обувь…

2.3.          Ржавеют автомобили…

2.4.          Загрязнение окружающей среды

3.     Заключение

3.1.          Использование дорожных реагентов в Финляндии и Нидерландах

3.2.          Вывод

4.     Исследование проб снега

Для своего проекта я взяла такую тему, которая, по моему мнению, очень важна и актуальна для нашего поселка.

Вы знаете, почему зимой сильно ржавеют автомобили, портится обувь и страдает экология? Виной всему – соль и реагенты, которыми посыпают наши дороги для уменьшения количества травм и автоаварий. (стихотворение)

Коммунальные службы не в состоянии оперативно устранять последствия сильных снегопадов. Да и каждый раз чистить дороги обойдется гораздо дороже использования всяких разных реагентов.

Основной противогололедный материал, который используется на дорогах – это смесь технической соли (NaCl - хлорид натрия) и песка. В зависимости от того, какая температура за окном, варьируются пропорции: чем холоднее, тем меньше песка и больше соли присутствует в «дорожном коктейле».

Валентина Жарова, кандидат химических наук:

- Реагенты используются в количестве, необходимом для плавления 15-19% выпадающего снега. Меньше нельзя - получится наледь, а больше не нужно - остальное можно убрать машинами. Для снижения температуры плавления и превращения твердого льда в жидкую воду можно использовать любые растворимые соли. Самая дешевая из них - обычная поваренная, хлорид натрия, поэтому ею в основном и посыпают наши дороги. Попытки заменить хлорид натрия хлоридом кальция привели к плачевным результатам - эта соль гигроскопична, и все улицы и автомобили покрылись грязной и маслянистой жижей. Были попытки применить соли органических кислот (ацетат натрия - CH₃COONa). Но при гидролизе этой соли образовалась уксусная кислота со специфическим запахом.

Кроме того, в течение нескольких недель дорожная разметка стирается песком с городских дорог. Но, как обычно бывает, на более современные противогололедные материалы выделяемых дорожникам средств не хватает.

Не секрет, что повышенная концентрация соли также разъедает обувь. Сами по себе реагенты бесцветны. Используемые соли прозрачны только в виде раствора. Сухие же соли, а именно они появляются на обуви характерными белыми «разводами» после ее высыхания, имеют белый цвет. И чем тоньше кожа, из которой сделаны ваши сапоги, тем больше вероятность, что эту зиму они не переживут. Считается, что обувь от воздействия дорожных смесей хорошо защищает крем, но на практике всё не так радужно: дешевая соль оказывается сильнее даже самых дорогих средств ухода. Но справедливости ради, надо отметить, что большую часть белесого налета на обуви вызывают все-таки не разбрасываемые на улицах соли, а технологическая соль из самой кожи обуви. Это можно легко проверить. Попробуйте пройтись по заснеженному лесу, где никто никакой соли не сыплет. На ботинках всё равно появится белесый налет.

Еще хуже дело обстоит с автомобилями. Реагенты без сожаления разъедают кузов. Попадая на стекла и кузов автомобилей, хлорид натрия делает свое черное дело. Кальций менее коррозионно-активен, чем натрий, но все равно негативно воздействует на металл и резину. Конечно, в некоторые противогололедные реагенты добавляются соединения, уменьшающие их коррозийное действие (например, фосфаты, которые сдерживают процесс разрушения), но они слабо помогают.

Сергей, автовладелец:

- Отмыть эту гадость крайне трудно, порой невозможно. Летом легковушку мыл за 10 минут, а зимой приходится драить полчаса. Если реагенты впитались глубоко, их не отмыть. Приходится делать абразивную полировку кузова, которая мало того что стоит несколько тысяч рублей, так еще серьезно повреждает автомобильный лак. Особенно страдают от нее «японки», у которых очень тонкий слой краски. Портится от реагентов и хром, который покрывается темными масляными пятнами. Единственный способ спастись – регулярно делать защитную полировку автомобиля, что стоит 1000-2500 рублей.

Но рассмотрим эту ситуацию и с другой стороны: выпал снег, его убрали с дороги, дорогу посыпали реагентами и песком; через несколько месяцев весь растаявший снег вместе с реагентами с помощью стоков талых вод выльется в реки. Происходит загрязнение гидросферы…

Дмитрий, активист экологической организации:

- Активное использование соли, которой посыпают дороги зимой, приводит к загрязнению водоемов и снижению плодородности и засаливанию почв, образованию техногенных солончаков на месте современных городов. А чрезмерное использование песков провоцирует песчаные бури в городах с частыми ветрами, что особенно больно бьет по людям с астматическими заболеваниями, не говоря уже об ущербе ливневым канализациям и фасадам зданий. Смесь хлорида натрия с песком менее опасна для экологии. Но применять эту смесь нужно аккуратно, соблюдая все пропорции и не допуская попадания на газоны, где соль действительно убивает растительность.

Лед на дорогах - это болезнь, которую легче и дешевле предупредить, чем потом лечить. Так поступают в Америке и Европе, где дорожники регулярно экспериментируют с реагентами, чтобы не дать выпавшему снегу превратиться в лед и прилипнуть к дорожному покрытию. Например, в Финляндии, Нидерланды и др. подобные антигололедные реагенты давно уже заменяют более экологически чистыми продуктами, такими как гранитной или мраморной крошкой, препятствующими скольжению. Однако и эти методы имеют свои недостатки, такие, как стоимость самого материала и недостатки механического воздействия на транспортные средства: испорченное покрытие которых несет ощутимый урон владельцам автотранспортных средств.

В то же время некоторые эксперты отмечают, что гранитная крошка, которую дорожники сыплют в течение нескольких лет, никуда не девается. Ее сносит ветром на дороги, и потом она откладывается на дорожном полотне, что приводит к дополнительному истиранию дороги. Сама гранитная крошка истирается в пыль, превращаясь в ту же грязь.

У нас же дороги как посыпали, так и будут посыпать песчано-соляной смесью. Как говорится, дешево и сердито. А то, что от этой смеси страдают обувь пешеходов и автомобили, так это только их проблемы.

Я считаю, что весь лишний, счищенный снег и излишки реагентов должны убираться в специально отведенные контейнера, где после таяния и очистки их можно будет спокойно выливать в реки.

Снег, как индикатор загрязнения окружающей среды

Снег можно исследовать так же, как и воду. Для этого пробу снега растапливают, а затем проводят исследование. Исследуя пробы снега, собранного в разных местах можно получить достаточно полное представление о степени и характере загрязнения территории, выявить причины и источники загрязнения.

Цель работы:  провести химическое исследование снега, степени загрязнения снежного покрова на разных участках территории села; влияние талой воды на загрязнение окружающей среды

 Материал и методика исследования: отбор снежных проб производился в период максимального влагозапаса перед началом таяния снега – в конце марта на разных участках, которые не испытывают никакого техногенного влияния крупных промышленных предприятий, а только оказываются в зоне воздействия вредных выбросов автотранспорта

Методы исследования:

1.     Теоретический (изучение и анализ литературы, постановка целей и задач).

2.     Экспериментальный (постановка опытов, проведение химического анализа проб снега)

3.     Эмпирический (наблюдения, описания и объяснения результатов исследований).

Ход работы:

1. Определить участки для исследования проб снега.

2. В марте осуществить отбор проб снега на исследуемых участках, в зависимости от удаленности от проезжей части автострады с интенсивным движением.

3. Растопить снег. Талую воду использовать для химического анализа проб. Изучить кислотность талой воды. Установить наличие механических и химических загрязнителей в снеге. Сделать выводы по результатам исследований.

4. Талую воду использовать для тестирования проб на токсичность. В качестве контроля использовать дистиллированную воду.

5. Результаты эксперимента отобразить в таблицах и диаграммах. Сделать выводы о степени загрязнения снежного покрова на исследуемых участках.

Практическая часть работы - это эксперимент, который был поставлен в марте 2014 года.

Было взято 3 пробы снега из разных участков района:

1. обочина объездной дороги (проба № 1),

2. улица Мелентьева (проба № 2),

3. участок с чистым снегом в поле на окраине поселка Ковернино (проба № 3),

и контрольная проба – дистиллированная вода (проба № 4)

С каждого участка взяли по 3 л снега. Принесли снег в помещение, после того как содержимое в емкостях растаяло (объем талой воды составил примерно 1,5 л) и приобрело комнатную температуру, мы стали проводить опыты.

1 часть исследования

При мониторинге снежного покрова нами изучались обе фазы: в фильтрате определяли содержание основных растворимых макрокомпонентов талой воды, а в осадке – содержание взвешенных веществ. Исследовали физические и химические качества талой воды.

1. Визуальный осмотр талой воды и фильтрование показали, что все собранные пробы снега в своем составе содержали взвешенные вещества. Наиболее грязной оказалась вода, полученная из снега пробы № 1, в ней – самый большой осадок (100 мг/л), Проба № 2 выглядит менее грязной, меньше взвешенных частиц, светло-серого цвета. Осадок небольшой (до 50 мг/л), но с примесью сажи. Это не удивительно, так как там расположен пункт приема металлолома. Проба №3 имеют светло-желтоватый оттенок, есть небольшой осадок (наличие взвешенных частиц в пробе снега с самого нижнего слоя связано с попаданием в пробу частичек почвы и травы).

Вывод: Наиболее загрязненными пробами являются пробы, взятые с мест в близи оживленных дорог. В этих местах основным источником загрязнения снега является автотранспорт. Темная окраска снега на обочинах дорог и соответственно талой воды обусловлена несколькими причинами. Это вынос частиц (сажи, частиц каучука, кремния и др.), содержащихся в выхлопных газах, также из состава автопокрышек, истираемость которых в зимнее время резко возрастает. Ещё одним источником темной окраски служит химический и механический вынос масляных и других минерально-органических соединений с днищ автомобилей

2. Для определения pH мы использовали индикаторную бумагу. Смочив, опускали индикаторную бумажку в ёмкость с растаявшим снегом и сравнивали её цвет со шкалой цветности. Если в пробе рН меньше 5, 6 то это говорит о кислотных выпадениях в изучаемом районе.  

а) Индикаторная бумага, опущенная в сосуд с растаявшим снегом пробы №1 окрасилась в красноватый цвет, это свидетельствует о наличии кислотной реакции в пробе снега(рН=5, 6).

б) На индикаторной бумажке, опущенной в сосуд с растаявшим снегом пробы №2 появилась полоса с зеленовато-синим оттенком (рН=7,8) - слабо-щелочная среда

в) Индикаторная бумажка, опущенная в сосуд с растаявшим снегом пробы №3, не изменилась (рН=7).

Вывод: на участках №1,2 снег загрязнен выбросами автотранспорта, попадают основания различных кислот, оксиды азота и серы, поэтому он приобретает кислотную реакцию. На участке №3 снег чистый, среда нейтральная.

3. Выявление химических загрязнителей в снеге

Результат: обнаружили, что в пробах№2,3 содержание ионов Cl-, SO4, SO3 очень мало - менее 1 мг/л. В пробе№1 было обнаружено повышенное содержание хлорид-ионов (Cl-), более 10 мг/л (помутнение раствора в присутствии нитрата серебра).

 Качественное обнаружение катионов тяжелых металлов.

Результат:

-Наличие ионов свинца было обнаружено в пробе снега №1 по выпадению желтого осадка нерастворимой соли свинца. Содержание катионов свинца там более 10мг/л . В пробах снега №2,3 катионов свинца не обнаружено.

-Изменение окраски раствора, которое свидетельствует о повышенном содержании ионов трехвалентного железа, наблюдалось в пробе снега №1

Выводы:

1. Анализ проб на содержание катионов и анионов позволяет судить о состоянии снежного покрова на разных территориях.

2. Опыты по определению содержания взвешенных частиц, цветности и прозрачности в пробах снега №2,3 показали отсутствие механических примесей, красящих веществ. Небольшое количество примесей, появление запаха, желтая окраска талой воды было в пробе№1

3. Химический эксперимент показал, что в талой воде пробы№3 катионы тяжелых металлов и анионы не обнаружены.

4. Нарушений кислотности снеговых осадков не выявлено. Снеговой покров имеет нейтральную и слабокислую среду с рН=5-6.

5. Сравнение данных химического эксперимента показали, что химических загрязнителей в опасной концентрации не обнаружено.

6. Экологическое состояние окружающей среды в районе ул. Мелентьева в пределах нормы.

7. В пробах снега, взятых с объездной дороги, были обнаружены: повышенное содержание взвешенных частиц, талую воду этого участка мы оценили как мутную, темно-коричневой окраски. Анализ снега на выявление химических загрязнителей показал присутствие хлорид- и сульфит-ионов, а также катионов тяжелых металлов свинца и железа. Это может быть связано с выбросами автомобилей, поток которых по данному участку в течение зимы интенсивный, а также с тем, что дороги посыпают технической солью, используя ее как средство для борьбы с гололедом.

Заключение:

Мы исследовали общую химическую токсичность различных проб снега и выяснили, что снег действительно является индикатором чистоты воздуха.

Основываясь на результатах химического анализа, можно утверждать, что в целом атмосфера в поселке благоприятная.  Загрязнения наблюдаются возле автодороги ,  что связано с работой транспорта и увеличения количества частных легковых и грузовых автомобилей.

Территория нашего посёлка пока можно назвать экологически благополучной и комфортной для проживания. Но присутствие промышленных предприятий и их скорое развитие приводит к тому, что район постепенно подвергается химическому загрязнению.