Исследовательская работа «Снег как показатель загрязнения окружающей среды» (внеурочная деятельность)

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Клюковенская средняя общеобразовательная школа» Навлинского района Брянской области

Исследовательская работа

«Снег как показатель загрязнения окружающей среды»

Работу выполнил

обучающийся 3 класса

Кирюхин Александр

Руководитель учитель биологии,

педагог дополнительного образования

Романова Татьяна Владимировна

п. Клюковники 2017 г.

Оглавление

Введение --------------------------------------------------------------------------------- 3

Глава 1. Снег - губка, впитывающая все загрязнения ------------ 5

Глава 2. Изучение снежного покрова ---------------------------------- 6

2.1. Изучение внешнего вида снега ---------------------------------------- 6

2.2. Химический анализ снега ----------------------------------------------- 7

2.3. Биотестирование ----------------------------------------------------------- 8

2.4. Выводы по проделанному опыту ------------------------------------- 9

Заключение --------------------------------------------------------------------------- 11

Литература ----------------------------------------------------------------------------- 11

Приложения ------------------------------------------------------------------------- 12

Введение

Тема работы «Снег как показатель загрязнения окружающей среды»

Гипотеза: чем дальше источник искусственного загрязнения воздуха, тем чище снег.

Цель исследования: исследовать степень загрязнения снежного покрова на разных участках посёлка Клюковники.

Задачи исследования:

1. На основе литературных источников изучить информацию об образовании снега, факторах, влияющих на его загрязнение;

2. Познакомиться с методикой проведения исследовательской работы;

3. Провести исследование состояния снежного покрова на территории п. Клюковники;

4. Проанализировать отрицательное воздействия загрязнения на растительный организм;

5. Сделать выводы о наиболее загрязнённых местах посёлка.

Объект исследования: снежный покров.

Предмет исследования: степень загрязнения проб снега с различных участков территории .

Место исследования:

данное исследование проводилось обучающимся 3 класса МБОУ «Клюковенская СОШ» Навлинского района Брянской области. Исследование проводилось в здании школы. Исследовались пробы снега с различных участков:

участок №1: территория вдоль железной дороги;

участок №2: обочина автодороги, проходящая рядом с территорией нашей школы по улице Школьная;

участок №3: территория пришкольного участка

Методы исследования:

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

2.​ Практически - экспериментальный (постановка опытов).

3.​ Эмпирический (наблюдения, описания и объяснения результатов эксперимента).

Сроки проведения исследования: январь – февраль 2017 года.

Актуальность. Снеговой покров накапливает в своем составе практически все вещества, поступающие в атмосферу. В связи с этим снег можно рассматривать как своеобразный показатель загрязнения окружающей среды. Вредные вещества, выбрасываемые предприятиями, котельными, автомобильным и железнодорожным транспортом, накапливаются в снегу и с талыми водами поступают в открытые и подземные водоемы, загрязняя их. Изучение состава снежного покрова позволяет оценить степень загрязнения воздуха, изучить влияние загрязнения на растения, высаживаемые на полях, огородах и клумбах, степень загрязнения талых вод.

Основным и главным источником загрязнения окружающей среды в нашем населенном пункте является железнодорожный и автомобильный  транспорт. Вредные соединения в составе выхлопных газов, дыма дизелей поднимаются в воздух, а затем оседают на поверхности снежного покрова и остаются там до начала тепла. Кроме этого, дороги зимой посыпают песком во избежание гололеда. Естественно песок остается в толще снега до весны. Таким образом, в составе снега можно выделить мельчайшие частицы пепла, выбрасываемые с выхлопными газами автомобилей или с дымом, сажа, частицы вредных металлов (марганец, свинец).

  В течение зимы вредные вещества продолжают поступать в окружающую среду, так как деятельность человека продолжается круглый год. Определить, какие именно вещества поступают в атмосферу, и каковы последствия их влияния на окружающую среду, можно в зимний период с помощью анализа снежного покрова конкретной территории. Я решил провести исследовательскую работу, которая поможет мне ответить на вопрос: «Правда ли, что транспорт влияет на чистоту снежного покрова, а, следовательно, на живые организмы?».

Глава 1. Снег-губка, впитывающая все загрязнения

Жизнь начинается с дыхания и заканчивается его прекращением. Человек может отказаться от приёма недоброкачественной пищи, не пить загрязнённую воду, но не дышать он не может. Чистый воздух необходим для жизни человека, растений и животных. Атмосферные загрязнения оказывают отрицательное влияние на живые организмы, что приводит к сокращению численности, видового разнообразия животных и растений, заболеваемости человека. Загрязнение воздуха оказывает вредное воздействие на живые организмы несколькими путём попадания частиц и  ядовитых газов в дыхательную систему человека и животных и в листья растений; а также через атмосферные осадки, которые накапливают в себе загрязнения воздуха.

Осадки могут выпадать в разных формах. Одной из них является снег. Снег образуется, при температуре 0⁰ С. Образовавшиеся кристаллики льда в этом случае, не успевают растаять.

Загрязнение снежного покрова происходит в 2 этапа. Во — первых это загрязнение снежинок во время их образования в облаке и выпадения на местность.   Во-вторых, это загрязнение уже выпавшего снега в результате сухого выпадения загрязняющих веществ из атмосферы.

Снег выпадает из низких и очень холодных облаков при температуре воздуха, близкой к температуре замерзания, при которой ледяные кристаллы достигают поверхности земли, не тая. Снег в результате таяния, превращается в воду.

Вода играет исключительно важную роль в природе. Она создает благоприятные условия для жизни растений, животных, микроорганизмов. Под влиянием солнечного тепла часть воды испаряется. Водяной пар, охлаждаясь в воздухе, превращается в капли, впитывает в себя газообразные выбросы, превращаясь, таким образом, в кислые или щелочные среды. Потом в виде дождя или снега выпадает на землю. Одним из способов изучения чистоты воздуха является исследование снега. Снеговой покров накапливает в своем составе практически все вещества, поступающие в атмосферу. В связи с этим снег можно рассматривать как своеобразный показатель чистоты воздуха.

Снежный покров – прекрасная возможность для исследования загрязнений природной среды. Он обладает рядом свойств, делающих его удобным показателем загрязнения не только самих атмосферных осадков, но и атмосферного воздуха, а также последующего загрязнения вод и почв. При образовании и выпадении снега концентрация загрязняющих веществ в нём оказывается в 2-3раза выше, чем в атмосферном воздухе.

В зависимости от источника загрязнения и его удаленности изменяется и состав снегового покрова, поэтому нами были взяты пробы снега на анализ в различных местах.

Глава 2. Изучение снежного покрова

Я с моим руководителем решили взять три пробы снега в разных местах, а потом поместить снег в теплое место, чтобы он растаял. Отбор проб снежного покрова прост, не требует сложного оборудования.

Снег был взят в районе железной дороги, автодороги и на пришкольном участке (рис. 1).

Снег мы набирали детским совком в стеклянные трёхлитровые банки . Масса снега в банках была приблизительно равной - 1600 г. (+ - 50 г.) (рис. 2).

2.1. Изучение внешнего вида снега

Определение цвета снега

Первое что мы сделали - определили цвет снега. Цвет может быть белый, светло - серый, серый, грязный или другой.

Для определения цветности снега взяли пробы снега и лист белой бумаги. На лист положили снег и на белом фоне бумаги определили его цвет (таблица №1).
В районе железной дороги снег очень тёмный. Снег, взятый на обочине автодороги, - белый с лёгким серым оттенком. На пришкольном участке снег белый без оттенка (рис. 3).

Степень загрязнения талой воды в разных районах отличается (рис. 4). В районе железной дороги банка с оттаявшим снегом покрыта толстым грязным налетом. Вода очень грязная, почти черная. Вода, полученная при таянии снега с обочины дороги, практически чистая с небольшим количеством мути. По прошествии времени, в банке обозначился контур на уровне воды в виде темного тонкого ободка.

Вода, образовавшаяся при таяние снега с пришкольного участка, практически прозрачная, без явных осадков.

Определение веса осадка

С каждого участка воду отфильтровали по 200 мл. проб (рис. 5,6), высушили остатки на фильтре. Взвешивали фильтр до фильтрования проб, а также высушенный фильтр после фильтрования (таблица № 2). Таким образом, мы определили количество загрязнителей в пробах снеговой воды. Наиболее загрязненным был фильтр от пробы № 1 (рис. 7). На фильтре от пробы № 2 загрязняющие вещества присутствовали в меньшем количестве (рис. 8), но были заметны невооруженным глазом на поверхности фильтра. На фильтре от пробы № 3 загрязняющих веществ практически не было (рис. 9).

Определение запаха воды

Для определения запаха в чистую пробирку наливаем исследуемую воду на 2/3 объема, плотно закрываем пробкой, осторожно взбалтываем. Затем, открыв пробирки, определяем запах воды (таблица № 3). В пробирках №1 и № 3 чувствуем запах снега, а в пробирке № 2 ощущается химический запах.

Наличие углеводородной пленки

Воду в колбе отстояли в течение суток и отметили есть или нет радужная пленка. Радужная оболочка присутствует в пробирке № 2 (таблица № 4).

2.2. Химический анализ снега

Определение кислотности снега

Затем мы решили определить рН талой воды, сравнить показатели кислотности в разных участках.

Для проведения опыта отлили по 30 мл фильтрата из каждой пробы в пробирки. Опустили в каждую пробирку универсальный индикатор и определили кислотность фильтрата. Сравнили окраску индикатора со шкалой универсального индикатора. В пробе с участка № 1(железная дорога) среда кислая (индикатор приобрёл малиновую окраску) (рис. 10). В пробе с участка № 2 (обочина автодороги) – среда слабо щелочная (индикатор – бледного серо-голубого цвета). В пробирке со снегом – водой с участка № 3 (пришкольный участок) – среда нейтральная (индикатор не изменил окраски).

Обнаружение хлорид - ионов (Cl^-)

К 30 мл талой воды каждой пробы прибавляли 3-4 капли специального вещества, содержащего ионы серебра (нитрат серебра). И наблюдали - появится осадок или нет. Белый осадок появился в пробирке № 1(рис. 11). В пробирке № 2 наблюдали слабое помутнение. В пробирке № 3 появились редкие белые хлопья.

2.3. Биотестирование

В чашки Петри с пометкой номера участка (рис. 12) положили основу, полили талой водой из разных проб (рис. 13). В каждую чашку положили по 30 семян салата (рис. 14). Все чашки Петри находились в одинаковых условиях (свет, тепло) (рис. 15). Наблюдали прорастание семян и их рост в течение 10 дней, поливая, по мере высыхания, талой водой, полученной из снега с тех же участков (в одинаковых объемах).

Кресс-салат - однолетнее овощное растение, обладающее повышенной чувствительностью к загрязнению почвы, а также к загрязнению воздуха газообразными выбросами автотранспорта. Этот биоиндикатор отличается быстрым прорастанием семян и почти стопроцентной всхожестью, которая заметно уменьшается в присутствии загрязнителей. Кроме того, побеги и корни этого растения под действием загрязнителей подвергаются заметным внешним изменениям (задержка роста и искривление побегов, уменьшение длины ипр.). Через два дня мы посмотрели наши семена, находящиеся в чашках Петри. Во всех чашках семена начали прорастать, но количество проросших семян было в чашках разное от 14 до 22 (таблица № 5).

На десятый день мы снова пересчитали количество проростков (рис. 16). Количество семя несколько изменилось (таблица № 6).

Кроме математических подсчётов, мы сравнили внешний вид проростков (рис. 17). Железная дорога: проростки короткие и тонкие, большая часть стелется по субстрату (рис. 18); обочина автодороги: проростки короткие и тонкие, некоторые стелятся по субстрату (рис. 19); школьный двор: проростки креп​кие, ровные (таблица № 7) (рис. 20).

Затем Татьяна Владимировна посчитала всхожесть семян. В чашке №3 всхожесть составила 73%, что говорит о слабом загрязнении. Проростки почти нормальной длины, крепкие, ровные. В пробах снега №2 всхожесть составила 50 %, что говорит о среднем загрязнении этого участка. Наименьший процент всхожести семян составил в чашке № 1, всего 33%, что говорит о среднем уровне загрязнения. Проростки тонкие слабые, большей частью стелятся по субстрату.

   В зависимости от результатов подобных опытов субстратам присваивают один из четырех уровней загрязнения (таблица № 8).

2.4 Выводы по проделанным опытам

После проведения всех опытов и обсуждения полученных результатов были сделаны следующим выводы:

1.Самым чистым участком является территория пришкольного участка, удалённая от автодороги, железной дороги, котельной. Все показатели чистоты снега находятся в норме. Исходя из этого, можно говорить об относительной чистоте атмосферы, соответственно учащиеся дышат незагрязненным воздухом, что в свою очередь благотворно влияет на их здоровье;

2. Более грязным, чем пришкольный участок и менее грязным, чем территория железной дороги является участок №2, так как он расположен непосредственно рядом с проезжей частью, все загрязняющие вещества, попадая в воздух, постепенно оседают на поверхности снега, превращая его тем самым в смесь ядовитых веществ. Но наличие вредных веществ в атмосфере, а, следовательно, в снеге не катастрофично. Это можно объяснить небольшим потоком машин, проезжающих по данной автодороге. Если проанализировать пробы снега, взятые на более крупных дорогах, например, Москва – Киев, то, наверняка, количество вредных веществ будет гораздо больше.

3.Самым грязным является участок №1 (железная дорога), так как он расположен непосредственно вблизи следования железнодорожного транспорта, который выбрасывает в атмосферу много дыма, гари, пепла и других вредных веществ.

4. Все вещества, попавшие в снег возле автодороги и железной дороги, весной попадут в почву. Талые воды будут негативно влиять на рост растений, в том числе и культурных. Кроме этого, растения и грибы способны накапливать ядовитые вещества в своём организме. При поедании таких растений и грибов животными и человеком эти вещества будут попадать и в их организм, вызывая тем самым отравления и гибель.

5. Анализ снега показал, что в воздухе содержится большое количество различных вредных веществ, которыми учащиеся дышат по дороге в школу и домой, это может привести к неблагоприятным последствиям и проблемам со здоровьем.

6. Загрязнение атмосферного воздуха в данной местности имеет антропогенный характер, большей частью это выхлопные газы автомобилей, выбросы поездов со всеми ядовитыми веществами.

Наша гипотеза о то, что чем дальше источник искусственного загрязнения воздуха, тем чище снег подтвердилась.

Заключение

В нашей работе мы исследовали степень загрязнения снежного покрова в п. Клюковники. На основании проведенных исследований можно сделать вывод о том, что степень загрязненности снежного покрова напрямую зависит от состояния атмосферного воздуха. По результатам исследования мы оценили состояние атмосферного воздуха в зимний период и качество будущих талых вод. На качество снега в поселке большое влияние оказывают железнодорожный транспорт и автомобильный транспорт, а также бытовые выбросы отопительных систем домов и зданий.

Очень часто при очистке дорог от снега его вывозят на поля, на берега рек. Что является неправильным, так как все загрязнения, содержащиеся в снеге, попадают в почву и водоёмы.

Данная работа имеет не только научно – исследовательское значение, но и практическое. Сделав анализ снежного покрова, мы можем рассказать о чистоте территории, на которой данный снег лежит и о влиянии талой воды на живые организмы. Исследования снега дополняют общую картину состояния окружающей среды.

Литература

1. Большая иллюстрированная энциклопедия школьника. Москва, 2008г.

2. Новаковский, Б.А. и др. Оценка загрязнения снежного покрова. Экология ипромышленность России, 1999. №12

3. Самкова В.А. Мы изучаем лес. Ж. « Биология в школе», № 7, 2003.

Чернова Н.М., Былова А.М. Экология. Учебное пособие для педагогических институтов.- Москва: Просвещение, 1988 – 251с.

4. Чижевский А.Е. Я познаю мир. Детская энциклопедия. Экология. –Москва: Издательство АСТ, 1999 – 260с.

5. Материал сайта http://www.ecology-portal.ru

Приложение 1

Таблица № 1. Определение внешнего вида(цвета) снега

Таблица № 2. Определение веса осадка

Таблица № 3. Определение запаха воды

Таблица № 4. Определение наличия углеводородной пленки

Таблица 5. Прорастание семян кресс-салата (2 день)

Таблица 6. Прорастание семян кресс-салата (10 день)

Таблица 7. Прорастание семян кресс-салата (характеристика проростков)

   Таблица 8. Шкала определения степени загрязнения снега (воды)

Приложение 2.

Рис .1 Забор проб снега

Рис. 2 взвешивание проб снега

Рис .3 Определение цвета снега

Рис .4 Талая вода

Рис .5,6 Фильтрование талой воды

Рис .7 Высушенный фильтр проба № 1

Рис .8 Высушенный фильтр проба № 2

Рис .9 Высушенный фильтр проба № 3

Рис .10 Определение кислотности талой воды

Рис .11 Определение содержания ионов хлора в талой воде

Рис .12,13,14 Подготовка к биотестированию

Рис .15 Проращивание семян салата

Рис .16 Подсчёт проросших семян

Рис .17 Проросшие семена салата (10 день)

Рис . 18, 19, 20 Чашки Петри с пророщенными

семенами

Мой эксперимент наглядно демонстрирует загрязнение окружающей среды. Это влияет на поля и растущие на них плодоовощные, зерновые культуры, которые человек употребляет в пищу, на воздух, который мы вдыхаем. Травы, которые скашиваются и идут на корм животным, в конечном счёте тоже попадают человеку на стол.

19