Исследовательская работа Трошина Анна Сергеевна 11 класс
 Скачать 238.1 Kb.
|
| МБОУ «Погорельская СОШ» имени Героя Советского Союза Н.И.Черкасова Зубцовского района Тверской области Исследовательская работа   Выполнила: Трошина Анна Сергеевна – 11 класс Руководитель – учитель биологии высшей категории Панцова Наталья Ивановна 2013 год Содержание стр. 1.ВВЕДЕНИЕ 1.1.Актуальность темы работы……………………………………… …3 1.2. Литературный обзор.............................................................................4 - Природные условия Зубцовского района Тверской области и деревни Раково………………………………………………………………4 - Особенности климатических условий Зубцовского района Тверской области ……………………………………………………………5 - Снег как индикатор состояния окружающей среды……………………..5 - Источники загрязнения снежного покрова………………………………...9 2.ОБЪЕКТ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ ………………... …..10 3.РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ……………….…… ………........12 4. ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ ………………………….……........14 5.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………….……..16 6. ПРИЛОЖЕНИЯ......................................................................................17 6.1. Методики исследований 6.2 Шкала для определения цвета воды 6.3. Шкала для определения интенсивности запаха воды 6.4. Краткий словарь экологических терминов использованных в работе 1.ВВЕДЕНИЕ 1.1.Актуальность и новизна темы работы Среди современных проблем, стоящих перед мировым сообществом, особенно выделяется одна – ухудшение качества среды обитания человека. Она носит глобальный характер и волнует людей всех стран. Практически любая отрасль деятельности человека затрагивает эту проблему. Состояние среды обитания человека сильно влияет на его здоровье и на живые организмы. Выпавший на земную поверхность снег формирует снежный покров – уникальный слой, способный качественно и количественно характеризовать содержание загрязнителей в атмосферных осадках, накапливающихся в толще снега в течение зимнего периода. В связи с этим он обладает рядом свойств, делающих его удобным индикатором загрязнения не только самих атмосферных осадков, но и атмосферного воздуха, а также последующего загрязнения почвы и воды. Проанализировав качественные и физико-химические показатели обычного снега можно с уверенностью говорить о чистоте атмосферного воздуха и среды на исследуемой территории, так как снег аккумулирует все вредные вещества, поступающие на почву из атмосферы в виде осадков. Исследования состояния окружающей среды с помощью анализа снегового покрова в нашей местности не проводились, поэтому подобные исследования актуальны и интересны для нас. Гипотеза: Состояние окружающей среды в деревне Раково Зубцовского района соответствует нормативам. Цели работы: Оценка экологического состояния среды через изучение качественных физико-химических показателей снежного покрова на исследуемой территории. Задачи: Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
качественных физико-химических показателей снежного покрова на исследуемой территории.
Исследования, наблюдения и обработка материала проводились в полевой сезон 2013года. 1.2.Литературный обзор Природные условия Зубцовского района Тверской области и деревни Раково Зубцовский район расположен на юге области в зоне Ржевско-Старицкого географического района, граничит с Московской и Смоленской областями. С северной стороны район граничит с хозяйствами Ржевского и Старицкого районов области. Территория Зубцовского района занимает площадь 2166,5 кв. км, население –20 800 человек (по данным переписи 2010 года). Территория деревни Раково лежит в юго-восточной части района. Формирование рельефа было связано с деятельностью ледников. Рельеф слегка приподнят, местами имеет увалистый вид. Равнины слегка всхолмлены, но вершины холмов сглажены так, что они мало нарушают гармоничный плоский характер рельефа. Основными породами района являются известняки, глины, пески. В окрестностях деревни Раково найдены большие залежи гончарной глины (возможна промышленная разработка). Речная долина р. Синяя , на которой расположена деревня Раково, прорезает не только четвертичные толщи пород, но и сами коренные породы. Равнины района имеют высоту до 270-300 м над уровнем моря. Есть скопления крупных (до 1.3 м) валунов. Процент лесистости на территории района колеблется от 5 до 10%.4. Особенности климатических условий Зубцовского района Тверской областиКлимат Зубцовского района Тверской области умеренно континентальный, переходный от континентального восточных районов европейской территории страны к более влажному северо-западных регионов. Район лежит в зоне комфортных для жизни и отдыха климатических условиях. Среднесуточные температуры летом +15°С...+20°С, зимой -5°С...-15°С. Средняя температура января от -8,5°С до -10,5°С, июля от +17°С до +18°С. Количество осадков 550-750 мм в год. Западная часть отличается несколько более теплой зимой и повышенным увлажнением. Начало холодного зимнего периода приходится на ноябрь. Продолжительность зимнего холодного периода охватывает почти шесть месяцев. Конец зимы приходится на последние числа марта - начало апреля. Весна, как переходное время года, занимает два месяца: апрель и май, но иногда начинается и несколько раньше - в конце марта. Лето продолжается три месяца - июнь, июль, август. Основная особенность лета - установление умеренно-теплой влажной, но изменчивой погоды. Осень начинается, в зависимости от характера года, либо в конце августа, либо в сентябре. 7 Снег как индикатор состояния окружающей среды. Важную роль во всех природных процессах на Земле играет вода. Она является одним из важнейших компонентов жизнеобеспечения человека, непременным условием существования всего живого и наиболее чутко реагирует на изменения в природных процессах под влиянием естественной цикличности и антропогенной деятельности. Вода на Земле может находиться в трёх агрегатных состояниях: твёрдом, жидком и газообразном. Вода всегда находится в воздухе в виде невидимого газа - водяного пара. При благоприятных условиях этот пар конденсируется в маленькие капельки воды или образует кристаллики льда, которые превращаются в облака, а затем в дождь или снег. В некоторых регионах снег бывает красным, зелёным, голубым. Причина - бактерии, грибки, пыль содержащиеся в воздухе. Снег плохо проводит тепло, так как между снежинками имеются большие промежутки воздуха. Это свойство используется человеком для сохранения озимых посевов. Снежный покров как одеялом покрывает землю, не давая траве и верхнему слою почвы вымерзнуть в зимнее время. Снег является хорошим показателем чистоты атмосферного воздуха в зимний период, так как все биоиндикаторы (растения, грибы, водоросли, животные) в данное время находятся в состоянии анабиоза и не могут выполнять данную функцию (т.е. определение чистоты воздуха и воды). 5 Изучение снежного покрова может дать точную оценку экологического состояния данной территории и сделать прогноз о возможном заражении окружающей среды токсичными веществами. 2 Снеговой покров накапливает в своем составе практически все вещества, поступающие в атмосферу. В связи с этим снег можно рассматривать как своеобразный индикатор загрязнения окружающей среды. Индикаторы - (от лат. indicator — указатель, англ. indicator; нем. Indikator.) - это вещества, позволяющие следить за экологическим состоянием окружающей среды. Вредные вещества, выбрасываемые промышленными предприятиями, автомобильные выхлопы и др., накапливаются в снегу и с талыми водами поступают в открытые и подземные водоемы, загрязняя их. При образовании снежного покрова из-за процессов сухого и влажного выпадения примесей концентрация загрязняющих веществ в снегу оказывается на 2-3 порядка выше, чем в атмосферном воздухе. Благодаря естественному процессу концентрирования, содержание этих компонентов можно определять простыми методами с высокой степенью достоверности результатов. В зависимости от источника загрязнения изменяется состав снегового покрова. Так, вблизи котельных, железнодорожных сетей, обслуживаемых тепловозами на мазутном топливе, большого потока автотранспорта, работающего на дизельном серосодержащем топливе, а также ряда специфичных промпредприятий следует ожидать повышенное содержание соединений серы. Зимний период характерен замедлением многих процессов в природе. Поэтому основными источниками загрязнения в это время является деятельность человека. Антропогенные источники различных загрязнителей – автотранспорт, теплоэнергетика, промышленные предприятия. Сажа, соединения свинца, оксиды серы, азота, углерода и другие соединения в составе выхлопных газов от автомобилей поднимаются в воздух, а затем оседают на поверхности снежного покрова и остаются там до начала тепла. 6 Количество вредных веществ, поступающих в атмосферу в составе отработавших газов, зависит от общего технического состояния автомобилей, их грузоподъёмности, вида эксплуатации и особенно от двигателя - источника наибольшего загрязнения, (так при нарушении регулировки карбюратора выбросы СО увеличиваются в 4-5 раз). Применение этилированного бензина, имеющего в своём составе соединения свинца, вызывает загрязнение атмосферного воздуха весьма токсичными его соединениями. Около 70% свинца, добавленного к бензину с этиловой жидкостью, попадает в атмосферу с отработавшими газами. Из них 30% оседает на снегу сразу, а 40% остаётся в атмосфере и оседает постепенно. Один грузовой автомобиль средней грузоподъёмности выделяет 2,5-3 кг свинца в год. Однако не только двигатель и топливная система автомобиля являются источниками загрязнения атмосферы. Каждый легковой автомобиль до полного износа рисунка протектора шин выбрасывает в окружающую среду в среднем 14,2 кг резиновой пыли, а грузовой автомобиль или автобус—92,2 кг. В состав такой резиновой пыли входят вредные вещества, которые распространяются в почве и атмосфере. Все эти примеси сохраняются с толще снега в течение холодного времени. С наступлением теплого периода, температура воздуха повышается, вода из твёрдого состояния переходит в жидкое. Часть токсичных веществ растворяется в воде, и становятся менее ядовитыми, а те примеси, которые не взаимодействуют с водой, оседают на поверхности почвы. Сюда же можно отнести и резиновую пыль от автомобильных шин, которая не реагирует с водой, но является источником соединений серы. С потоками воды данные вещества частично поступают в верхние слои почвы, а часть вымывается стоками и попадает в водоёмы и грунтовые воды. Таким образом, происходит загрязнение почвы тяжёлыми металлами и другими вредными выбросами от автомобилей и деятельности человека. Из почвы по корневым системам загрязняющие вещества попадают в надземные части растений (частично накапливаются в тканях растений и грибов), которые употребляют в пищу травоядные животные. Хищники питаются травоядными организмами, тем самым получая свою долю токсичных веществ по пищевой цепи. Так как соли тяжёлых металлов обычно накапливаются в организме, это может привести к постепенному отравлению и даже к летальному исходу живого организма, в том числе и человека. Одним из источников загрязнения водоёмов являются паводковые воды. При таянии снега, все примеси и токсичные вещества, находящиеся в толще снежной массы, вместе с потоками воды смываются в низины, овраги или водоёмы. Нерастворимые в воде частицы попадают в водоём и чаще всего оседают на дно. Если данные примеси неорганические (песок, глина), то они способствуют заилению водоёма и постепенному его зарастанию. Так как такие примеси чаще всего оседают на дно по краям, постепенно уменьшая площадь стока воды и образуя субстрат для заселения его живыми организмами. Примеси органического происхождения вызывают «цветение» воды, увеличивают окислительные процессы, тем самым уменьшая количество кислорода в воде. Что плохо отражается на водных обитателях. Загрязнение воды тяжёлыми металлами так же приводит к негативным последствиям. По цепям питания ядовитые вещества могут, в конечном итоге, попасть в организм человека. 3 Проанализировав снег на исследуемой территории, можно сделать вывод о чистоте и экологическом состоянии атмосферного воздуха, поверхностного слоя почвы, так как это компоненты природных экосистем. Они тесно взаимосвязаны между собой и нарушение в одном из них ведёт к нарушению деятельности всего биогеоценоза. Что в свою очередь приводит к негативным последствиям, влияющим на здоровье самого человека. Источники загрязнения снежного покрова 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. Эта оценка учитывает высоту труб, начальный подъем газопылевого факела, распределение мощности выброса по отдельным типам источника. Реальная высота выброса может колебаться в широких пределах, от десятков до сотен метров. Выброс загрязняющих веществ автотранспортом происходит практически на уровне земли и на небольшой радиус, но степень загрязнения этого радиуса очень высока. 3 2. ОБЪЕКТ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ Объектом наблюдений и исследований, описанных в работе, является участок территории расположенный в деревне Раково Зубцовского района. Для достижения цели и решения задач, поставленных в работе, были использованы следующие методы: изучение литературного материала. по данной теме позволило лучше узнать особенности накопления различных веществ в снежном покрове и возможности использования качественных и физико-химических показателей снежного покрова в качестве индикаторов состояния среды. Выяснить специфику проведения экспериментов с пробами снега. метод взятия проб Была заложены экспериментальные площадки размером 1,5 х 1,5 метра для взятия проб снега. Площадка №1 (проба1) была намечена на открытом участке защищённом с одной стороны лесополосой. Площадка №2 (проба 2) – открытое поле (огород), площадка №3 (проба 3) – обочина дороги, проходящей по центру деревни, площадка № 4 (проба 4) – открытое поле в начале деревни, площадка №5 (проба 5) – перед жилым домом. Пробы снега отбирались пробирками и нумеровались. Результаты качественного анализа заносились в сводную таблицу (см табл. 2) Метод наблюдений На экспериментальных площадках проводилось изучение внешнего вида снежного покрова с определением: цвета, вида, влажности, твёрдости снега. Результаты наблюдений заносились в сводную таблицу (см табл.1) метод лабораторных исследований (визуальные наблюдения и химические опыты) Все пробы снега в пробирках исследовались на наличие в талой воде цвета, прозрачность присутствие взвесей. Талая вода фильтровалась, описывались загрязняющие пробу вещества. Вода проб выпаривалась и проводилась описание осадка. Талая вода проб подвергалась реакции с нитратом серебра для обнаружения хлорид-ионов. Полученные результаты фиксировались в таблицах (см табл. 3) и диаграммах физико-химического анализа талой воды. метод аналитической обработки результатов Все полученные результаты были проанализированы, рассчитаны средние показатели по всем критериям, которые учитывались при анализе результатов исследования. Примечание: подробно все методики исследований описаны в приложении 1. Работа осуществлялась в несколько этапов: 1 этап - информационно-исследовательский - изучение литературы по данной теме, знакомство с методиками исследований. 2 этап - практический - работа в полевых условиях (закладка экспериментальных площадок. взятие проб снега), работа в лабораторных условиях. 3 этап - аналитическо-оформительский - обработка собранной информации и оформление материалов исследовательской работы. 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ В ходе работы были получены качественные характеристики снежного покрова исследуемой территории. Внешний вид снежного покрова Таблица 1
Качественный анализ снежного покрова Таблица 2
Физико-химический анализ талой воды Таблица 3
Используя полученные данные, построили диаграммы для сравнения показателей различных экспериментальных площадок. Диаграммы физико – химического анализа талой воды 1Кислотность  2. Цветность  3.Запах  4.Наличие хлорид-ионов в талой воде  4.ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ На основании анализа данных сводных таблиц и диаграмм результатов исследовательской работы было выяснено, что состояние снежного покрова на исследуемой территории соответствует показателям близким к норме. Только пробы контрольной точки №3 (обочина дороги), отличаются тем, что в талой воде количество хлорид – ионов и кислотность повышены, присутствуют частицы пыли. Вероятнее всего причина этого явления - загрязнение автомобильным транспортом (выхлопные газы). Так как интенсивность движения автомобильного транспорта в деревне Раково Зубцовского района невелика, то причиной неблагоприятных показателей в контрольной точке №3, скорее всего, являются стоящие автомобили с работающим двигателем. Исходя из вышесказанного, можно сделать общий вывод - состояние окружающей среды в деревне Раково Зубцовского района соответствует нормативам, так как серьёзных отклонений от нормы по исследуемым показателям не выявлено. Жителям деревни можно рекомендовать не оставлять автомобили с работающим двигателем, чтобы не загрязнять окружающую среду. Таким образом, гипотеза, выдвинутая вначале, нашла своё подтверждение в процессе проделанной работы. 5.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1.Артемов А.В. Сравнительный анализ антропогенного загрязнения снежного покрова и гидросферы урбанизированных ландшафтов. Ж. Экология человека – 2003 г. - № 4. 2.Биология. Дополнительные материалы к урокам и внеклассным мероприятиям по биологии и экологии в 10-11 классах/ авт.-сост. М. М. Бондарчук, Н. В. Ковылина. – Волгоград: Учитель, 2007г. 3.Мараховская, С. В. Качество воды (гигиеническая оценка, методы улучшения): метод. Рекомендации. – Мн.: БГМУ, 2005 г. 4.Материалы технического отчёта экспедиции института по землеустройству - Центрогипрозем, 1986г 5. Школьный экологический мониторинг.Учебно-методическое пособие под ред. Т.Я. Ашихминой. – М.:Агар, 2000г. 6.Экологический мониторинг / под ред. Т.Я. Ашихминой. – М.: Академический проект, 2006 г. материалы сети Интернет 7. «Климат Тверской области» https://trasa.ru/region/tverskaya_clim.html (1) 8. «Показатели качества воды» Сайт компании Водпром. https://vodprom.com/vodprom/informacija/pokazateli-kachestva-vody 6. ПРИЛОЖЕНИЯ 6.1. Методики исследований 6.1.1.Изучение снежного покрова (определение физических характеристик) выбирается пробная площадка размером 1,5Х1,5 м. Внимательно рассматривается внешний вид снега (цвет, вид, влажность, твёрдость). Вид и цвет устанавливают визуально. Градации цвета снега: белый, беловато-серый, серый, голубовато-серый. Категории вида: свежевыпавший, ледяная корка, мелкозернистый, крупнозернистый. По влажности снег подразделяют на: - сухой (образует непрочные комья, ссыпается с лопаты, большей частью рыхлый и рассыпчатый); - влажный (очень липкий, хорошо лепится в снежок, может образовывать крупные шары и глыбы). Под твёрдостью снега понимают его сопротивление вдавливанию: - очень мягкий (проникает четыре пальца), - мягкий (проникает один палец), - твёрдый (проникает карандаш), - очень твёрдый (проникает линейка или лезвие ножа). Схема описания пробной площадки
6.1.2. Качественный анализ снежного покрова (определение рН талой воды, прозрачности, наличия твёрдых загрязнителей и солей в снеге) для выполнения работы необходимо заранее сделать пробы снега на выбранных экспериментальных площадках. Пробы снега необходимо отбирать пробирками (не руками). Пробы помещают в пронумерованные пробирки. Дальнейшее изучение проводят в лаборатории. Во время таяния снега вода находится в двух агрегатных состояниях. Рассмотреть талую воду; отметить цвет, прозрачность и наличие взвесей. Затем талую воду профильтровать, описать загрязняющие вещества, которые можно обнаружить на фильтровальной бумаге. Выпарить по несколько капель воды из каждой пробирки на покровном стекле; описать наблюдаемые осадки. Провести реакцию с нитратом серебра на обнаружение в талой воде хлорид-ионов. Показатели качества проб снега
6.1.3 Физико-химический анализ талой воды определение рН талой воды: (кислотность) показывает концентрацию ионов водорода, определяется в отфильтрованных пробах талой воды. Это можно сделать с помощью индикаторных растворов или бумажных индикаторов. В норме рН 6,5—8,5. цвет воды: определяют в пробирке, сравнивая с образцом чистой воды при дневном освещении. Единицей цветности служат особые градусы. Цвет чистой воды не должен превышать 40о по шкале цветности. При отсутствии видимой окраски вода считается бесцветной. Это вовсе не означает, что в ней нет примесей и загрязнений, просто они не оказывают влияния на окраску воды. мутность: это содержание взвешенных частиц. Её определяют при помощи фильтрования. Объём воды пропускают через бумажный фильтр и визуально оценивают количество примесей осевших на нём. Затем фильтр высушивают. Разница в весе фильтра до фильтрования и после показывает величину мутности воды в мг/л. Допустимая мутность 2 мг/л. запах: для определения запаха следует налить исследуемую жидкость в пробирку, закрыть отверстие пальцем, энергично взболтать и, открыв, сразу понюхать. Запах может ощущаться как болотный, землистый, рыбный, огуречный, аммиачный и т.д.. По интенсивности он может быть сильным, отчётливым, слабым, очень слабым. Для чистой воды допустим слабый и очень слабый запах. хлорид-ионы: к 10мл пробы воды прибавляют 3-4 капли азотной кислоты (1:4) и приливают 0,5 мл раствора нитрата серебра. Белый осадок выпадает при концентрации хлорид-ионов более 100мг/л. помутнение раствора наблюдается, если концентрация хлорид-ионов более 10 мг/л, опалесценция-более1 мг/л. при добавлении раствора аммиака раствор становится прозрачным. 6.2. Шкала для определения цвета воды
6.3. Шкала для определения интенсивности запаха воды
6.4.Краткий словарь экологических терминов использованных в работе Антропогенные факторы - влияние деятельности человека на окружающую среду Загрязнённость – это наличие в окружающей среде вредных веществ, нарушающих функционирование экологических систем или их отдельных элементов и снижающих качество среды. Мониторинг - система регулярных наблюдений, проводимых по определённой программе. Тяжелые металлы – группа химических элементов, имеющих плотность 5 г/см3. Существует группа металлов, за которыми закрепилось только одно определение – «тяжелые» в смысле «токсичные». К ним относятся ртуть (Hg), кадмий (Cd), свинец (Pb), таллий (TL) и некоторые другие элементы. Фактор - условие, влияющее на состояние окружающей среды. |