ОПРЕДЕЛЕНИЕ УРОВНЯ НАКОПЛЕНИЯ ПЫЛИ И ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В АТМОСФЕРЕ МИКРОРАЙОНА 44 КВАРТАЛА Г.УЛАН-УДЭ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ БУРЯТИЯ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕСИИОНАЛЬНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
«БУРЯТСКИЙ РЕСПУБЛИКАНСКИЙ ИНФОРМАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ»





СТУДЕНЧЕСКАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ
«ПУТЬ К УСПЕХУ»









ОПРЕДЕЛЕНИЕ УРОВНЯ НАКОПЛЕНИЯ ПЫЛИ
И ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В АТМОСФЕРЕ МИКРОРАЙОНА 44 КВАРТАЛА Г.УЛАН-УДЭ




Автор: Шайдурова Анастасия,
студентка 716 гр., профессия “Повар. Кондитер”
Научный руководитель:
Попова Т.Г.
Преподаватель ООД








г. Улан-Удэ
2016

Актуальность

Загрязнение атмосферы является одной из наиболее серьезных экологических проблем в мире. Естественными источниками загрязнения атмосферы служат вулканизм, лесные пожары, пыльные бури. Эти факторы не угрожают отрицательными последствиями природным экосистемам, исключая крупные пожары и вулканические извержения. Антропогенные же факторы загрязнения атмосферы в последние десятилетия стали превышать по масштабам естественные, приобретя глобальный характер.
Проблемы загрязнения воздуха остро обозначены и в городе Улан-Удэ. Одним из основных источников загрязнения воздуха в нашем городе является автотранспорт.
Особая опасность этих выбросов заключается, во – первых, в том, что в них содержатся полициклические углеводороды, обладающие канцерогенными и мутагенными свойствами, а также сажа, способствующая глубокому проникновению этих летучих веществ в наш организм, во – вторых, в том, что выбросы в наибольших долях концентрируются в основном на высоте 50 – 150 см. от земной поверхности, т.е. на уровне органов дыхания человека, прежде всего юного. Загрязнение воздуха отработанными газами автомобилей отличается значительной неравномерностью в пространстве и во времени. Поэтому очень важен оперативный мониторинг состояния атмосферы и использование данных мониторинга при организации деятельности направленной на улучшение экологии города.
Исходя из этого, сформулирована проблема исследования: загрязнение атмосферы микрорайона 44 квартала г. Улан-Удэ.
Тема проекта:
Определение уровня накопления пыли и тяжелых металлов в атмосфере микрорайона 44 квартала г. Улан-Удэ.
Объект исследования: загрязнение атмосферы микрорайона 44 квартала г. Улан-Удэ.
Предмет исследования: определение уровня накопления пыли и тяжелых металлов в атмосфере микрорайона 44 квартала г. Улан-Удэ
Гипотеза исследования: мы предположили, что уровень накопления пыли и тяжелых металлов зависит от удаленности автострады и интенсивности движения автотранспорта
Цель исследования: Определить уровень накопления пыли и тяжелых металлов в атмосфере микрорайона «44 квартал» г. Улан-Удэ.
Задачи:
Изучить научную литературу о загрязнении окружающей среды;
Освоить методы определения загрязнений,
Проанализировать полученные результаты, сформулировать выводы.
Методы исследования:
Теоретический – изучение научной литературы по данной теме; поиск научной информации через Интернет;
Практический – определение атмосферного загрязнения (оценка запыленности листвы; характеристика движения автотранспорта.
Теоретическая часть


2.1. Определение загрязнений
Чаще всего под понятием «загрязнение» понимаются многочисленные и разнообразные воздействия, которые, так или иначе, разрушают естественную среду. Загрязнение означает влияние всех токсичных веществ, которые человек выбрасывает в экосферу. Однако употребление данного термина становится не столь очевидным, когда речь идет о малоопасных и без вредных для живых существ соединениях, воздействующих на окружающую среду лишь в случае большой концентрации. Это, например, углекислый газ, концентрация которого в атмосфере увеличивается вследствие сжигания огромных масс ископаемого топлива.
Этимологически слово «загрязнять» означает осквернять, пачкать, марать, портить. Эти слова описывают явление весьма общо и, в конечном счете, соответствуют длинным определениям экспертов. Автор фундаментальной сводки по экологии Ю. Одум (1975) указывает, что «загрязнение – это природные ресурсы, оказавшиеся не на своем месте», ибо они чужды природным экосистемам и, накапливаясь в них, нарушают процессы круговорота вещества и энергии, снижают их продуктивность, влияют на здоровье людей».
В книге Франсуа Рамада (1981) «Основы прикладной экологии» приводится такое определение загрязнения: «Загрязнение есть неблагоприятное изменение окружающей среды, которое целиком или частично является результатом человеческой деятельности, прямо или косвенно меняет распределение приходящей энергии, уровни радиации, физико-химические свойства окружающей среды и условия существования живых существ. Эти изменения могут влиять на человека прямо или через сельскохозяйственные ресурсы, через воду или другие биологические продукты (вещества). Они также могут воздействовать на человека, ухудшая физические свойства предметов, находящихся в его собственности, условия отдыха на природе и обезображивая ее саму».

2.2. Классификация загрязнений
Дать классификацию загрязнений – дело отнюдь не легкое, поскольку из-за многочисленных критериев, по которым она может проводиться, ни один ее вариант не будет вполне приемлемым. Загрязняющие вещества можно сгруппировать по их природе – физической, химической, биологической и т. д.; можно с экологической точки зрения рассматривать среду, в которой они оказывают свое вредное воздействие.
На деле ни один из этих подходов не обеспечивает достаточно удовлетворительного результата, так как воздействия даже одного и того же вещества могут быть качественно различными. Ртуть, оказавшаяся в почве, затем попадает в атмосферу и воду, вместе с пищей она проникает в организм, при дыхании – в легкие и т. д.
В книге Рамада Ф. «Основы прикладной экологии» представлена классификация основных типов загрязнения. В ней сделана попытка найти компромисс между различными точками зрения, поэтому она носит условный характер.
Классификация основных типов загрязнения
Физические загрязнения
Радиоактивные элементы (излучение)
Нагрев (или тепловое загрязнение)
Шумы и низкочастотная вибрация (инфразвук)
Химические загрязнения
Газообразные производные углерода и жидкие углеводороды
Моющие средства
Пластмассы
Пестициды и другие синтетические органические вещества
Производные серы
Тяжелые металлы
Фтористые соединения
Твердые примеси (аэрозоли)
Органические вещества, подверженные брожению.
Биологические загрязнения
Микробиологическое отравление дыхательных и питательных путей (бактерии, вирусы).
Изменение биоценозов из-за неумелого внедрения растительных или животных видов.
Эстетический вред
Нарушение пейзажей и примечательных мест грубой урбанизацией или малопривлекательными постройками.
Строительство индустриальных центров в девственных или мало затронутых человеком биотопах.
2.3. Влияние автомобильного транспорта на общее загрязнение атмосферы.
В своей работе мы решили остановиться на химическом загрязнении атмосферы тяжелыми металлами и твердыми примесями. Ведь загрязнение воздуха отрицательно сказывается на состоянии здоровья человека, на животных и растениях.
Основные источники загрязнения атмосферы – автотранспорт и промышленные предприятия. В то время как промышленных предприятий вблизи и на территории «44 квартал» нет, автомобильный парк представляет собой настоящее бедствие. Это самый массовый и динамично развивающийся вид транспорта. Количество автомашин непрерывно растет, а вместе с этим растет валовой выброс вредных продуктов в атмосферу.
В настоящее время на долю автомобильного транспорта приходится больше половины всех вредных выбросов в окружающую среду, которые являются главным источником загрязнения атмосферы, особенно в крупных городах. В среднем при пробеге 15 тыс. км за год каждый автомобиль сжигает 2 т топлива и около 26 – 30 т воздуха, в том числе 4,5 т кислорода, что в 50 раз больше потребностей человека. При этом автомобиль выбрасывает в атмосферу (кг/год): угарного газа – 700, диоксида азота – 40, несгоревших углеводородов – 230 и твердых веществ – 2 – 5. Кроме того, выбрасывается много соединений свинца из-за применения в большинстве своем этилированного бензина.
В выхлопных газах двигателей содержится более 200 химических соединений и элементов; наибольший вклад в структуру загрязняющих веществ вносят оксиды углерода и азота, углеводороды, сернистые соединения, сажа, свинец. Каждый автомобиль выделяет до 4 кг этих веществ за сутки. За 100 км пути автомобиль использует столько же кислорода, сколько человек за всю свою жизнь.
Санитарные требования по уровню загрязнения допускают поток транспорта в жилой зоне интенсивностью не более 200 авт./в час.
Уровень загрязнения воздуха зависит от ряда причин. Так, дизельные двигатели расходуют на 25% меньше топлива, чем бензиновые; в дизельном топливе нет соединений свинца; при их работе выделяется многократно меньше угарного газа, но больше сажи и соединений серы. Чем больше расходуется топлива на единицу пробега, тем выше загрязнение: тяжелые грузовики расходуют его в несколько раз больше, чем легковые автомобили. Состав выхлопных газов зависит также и от того, насколько отрегулирован двигатель.

2.4. «Свинцовое» загрязнение
Международная группа ученых, занимающихся изучением состояния окружающей среды, составила список особо опасных загрязнителей. В нем фигурируют три металла, находящиеся в состоянии рассеяния: свинец, кадмий и ртуть. Их распространение вызывает оправданное опасение и требует пристального наблюдения.
По степени воздействия на живые организмы соединения свинца отнесены к классу высокоопасных веществ наряду с мышьяком, кадмием, ртутью, фтором и бензопиреном.
Весьма опасной составной частью выхлопных газов автомашин являются соединения неорганического свинца. Поступление свинца и его соединений в воздух связано с тем, что к бензину для снижения детонации и повышения КПД двигателей внутреннего сгорания добавляется тетраэтилсвинец (ТЭС – Pb(C2H5)4). В результате сгорания 1л такого бензина в воздух попадает 200-400мг свинца. Большинство сортов бензина содержат 0,41–0,82 г/л тетраэтилсвинца.
Главная опасность – это свинец, рассеянный в воздухе. Соединения этого металла через легкие поступают в кровь человека. В 100 смі крови обычно содержится 15 – 35 мкг. Под влиянием загрязненного воздуха содержание этого металла в крови поднимается до 80 мкг и выше этого верхнего порога концентрации.
Для крупных автомагистралей с большим количеством полос движения, при отсутствии «пробок», загрязнение металлами проявляется слабее, чем для узких магистралей. Это объясняется тем, что на широких магистралях машины движутся с большей скоростью, расходуя бензина меньше и, тем самым, уменьшая выбросы в атмосферу. В нашем случае дорога узкая, имеющая два искусственных препятствия («лежачий полицейский») и три пешеходных перехода. В связи с этим автомобили движутся с меньшей скоростью, расходуя большее количество топлива, тем самым увеличивается количество выбросов в атмосферу на данном участке.
Деревья тяжело переносят свинцовое отравление. Но, концентрируя свинец, они тем самым очищают воздух. В течение вегетационного периода одно дерево обезвреживает соединения свинца, содержащиеся в 130 л бензина.
Поступающие в организм ионы РЬ2+ удерживаются белками эритроцитов, а затем поступают в плазму крови и наконец, достигают почек, печени и других органов. Ионы РЬ2+ способны замещать ионы Са2+ в межклеточном веществе костной ткани.

Зеленые насаждения – наши друзья

Важный фактор здоровья и безопасности горожан – зелень. Она радует глаз своей красотой, определяет пейзаж и эстетику района города. Но самое главное зеленые насаждения являются природным фильтром, очищая и увлажняя воздух. Так же растения выделяют зеленые вещества фитонциды, которые обладают бактерицидным действием и влияют на тонус человека. Зеленые насаждения играют большую роль в жизни города. В черте города полоса зеленых насаждений снижает концентрацию выхлопных газов автотранспорта до 15% в единице объема воздуха. Одно дерево средней величины за 24 часа способно выделить кислорода для дыхания трех человек. Наиболее устойчивы к загрязнению воздуха - каштан, тополь. Они расщепляют ядовитые вещества, почти не нанося ущерба своему «здоровью». По количеству поглощаемого углекислого газа и выделяемого кислорода двадцатипятилетний тополь превосходит ель в 7 раз, по степени увлажнения воздуха - почти в 10. Так что для оздоровления воздуха вместо семи елей (трех лип или четырех сосен) можно посадить один тополь, который к тому же хорошо улавливает пыль.




Следует иметь в виду, что полоса густых зеленых насаждений шириной 10м и высотой 4-6м обладает в 3 раза более эффектными, газозащитными свойствами, чем полоса такой же ширины и высоты, но с редкими посадками. Деревья хорошо задерживают пыль, которая оседает на их листьях.

3. Практическая часть
Исследования проводились в 44 квартале г. Улан-Удэ.
Были выбраны девять участков вдоль дороги с удаленностью от нее 2м (1 участок), 50м (4 участок ) и 100м (7 участок).
Диагностика атмосферного загрязнения проводилась по оценке запыленности листвы, по характеристике движения автотранспорта, по данным химического анализа вытяжек из растений.

3.1. Исследование воздуха на содержание твердых примесей
Исследования проводились в сентябре 2015г. Первая проба была взята после сильного дождя, вторая – через десять дней. Результаты таковы.
Таблица 1. Масса (г) и скорость осаждения пыли (г/м2 (сут) на поверхности листьев.


№
участка
Скорость
осаждения
пыли
(г/м2 (сут)
S - поверхность
обмытых
листьев, дм2
m - масса
пыли, г.
Скорость
осаждения
пыли
(г/м2 (сут)
S - поверхность
обмытых
листьев, дм2
m - масса
пыли, г.


Через сутки после дождя
Через 10 дней после дождя

1
0,72
2,24
1,62
12,29
2,22
2,73

4
0,54
2,21
1,19
10,30
2,28
2,35

7
0,58
2,22
1,19
11,22
2,38
2,67







Вывод:
Количество пыли на листьях после дождя существенно меньше, чем через десять дней после дождя.
Скорость осаждения пыли за сутки кажется, незначительная, но данные через десять дней после дождя показывают очень высокий уровень скорости осаждения пыли.
Значит, основная масса пыли оседает на деревьях, которые играют роль экологического барьера.

3.2.Расчетная оценка количества свинца, поступающего в придорожную зону от автотранспорта
При исследовании мы брали средние данные за октябрь, декабрь 2015г., февраль, март 2016г. и нами были получены следующие результаты:

Таблица 2. Общий путь, пройденный автотранспортом (за час).
Тип автотранспорта
За 15 мин n, шт.
За 1 час
Общий путь за 1 час L, км

Легковые автомобили
62
248
321,2

Грузовые автомобили
8
32
59,6

Автобусы
15
60
104



Таблица 3. Расход топлива
Тип автомобиля
Общий путь за 1 час, L, км
Удельный расход
топлива Y (л на 1 км)
Кол-во сжигаемого
топлива Q, л

Легковые автомобили
321,2
0,12
38,5

Грузовые автомобили
59,6
0,31
18,8

Автобусы
104
0,42
43,68

Всего
484,8

100,98






Рассчитали количество свинца, содержащееся в топливе, зная, что 1л. этилированного бензина содержит в среднем 0,25г. тетраэтилата свинца. Для расчета использовали данные по расходу топлива на исследуемом участке автотрассы длиной 0,8км:
m(Pb)= Q(л) х с(Pb); m(Pb)= 100,98л х 0,25г/л=25,24г.
Около 70% свинца, добавленного к бензину, попадает в окружающую среду с отработанными газами, из них 30% оседает на земле сразу за срезом выхлопной трубы, а 40% в качестве аэрозоля перемещается в соответствии с розой ветров и осаждается на удалении от места выброса. Рассчитали эти количества свинца.
m(Pb)о.с.=m(Pb) 0.7=25,24г х 0.7=17,67г
m(Pb)почв.= m(Pb) 0,3=25,24г х 0,3=7,57г
m(Pb)аэроз.= m(Pb) 0,4= 25,24г х 0,4=10г
Где m(Pb) - масса свинца, содержащаяся в топливе в виде тетраэтилсвинца (Pb(C2H5)4); m(Pb)о.с. - масса свинца, поступившая в окружающую среду при выхлопе; m(Pb)почв - масса свинца, поступившая в почву непосредственно за срезом выхлопной трубы; m(Pb)аэроз - масса свинца, перемещаемая ветровыми потоками.
Вывод: Таким образом, на выделенном участке магистрали длиною 0,8 км, за 1 час с выхлопными газами выбрасывается 25,24г свинца. Это больше половины массы свинца, который содержится в топливе в виде тетраэтилсвинца. На диаграмме видно, что 42,8% массы поступает непосредственно в почву, а 57,2% в виде аэрозолей оседает вблизи дороги вместе с пылью.











4. Заключение
На основании проведенных исследований мы сделали выводы, что
основным источником загрязнения атмосферы микрорайона «44 квартал» г. Улан-Удэ является пыль;
концентрация пыли в воздухе по мере удаления от дороги уменьшается. Это видно из результатов опыта на листьях деревьев. Листья деревьев задерживают пыль, не позволяя ей проникать дальше в глубь микрорайона.
прямо или косвенно на чистоту воздуха микрорайона влияет автотранспорт. Машины поднимают с дороги пыль, проникающую на территорию микрорайона, и загрязняют атмосферу выхлопными газами.
По количественным результатам единичных исследований не удается сделать достоверных оценок состояния атмосферы и выявить тенденции ее изменения. Только многолетние наблюдения за одними и теми же объектами по отработанным методикам дают возможность накопить данные, которые позволят дать более достоверные оценки.
5. Перспективы применения исследования
Использование результатов исследования в целях экологического воспитания студентов – на классных часах, родителей – на родительском собрании.
Довести информацию до сведения и использования в работе руководства ООО «ЖУ-16».
Подготовка материала исследования для публикации в СМИ.
Список используемой литературы
Вредные химические вещества: справочник/В.А. Баженов и др.; под общ. ред. Л.А. Ильина, В.А. Филова. - Л.: Химия, 2001. - 460 с.
Загрязнение атмосферного воздуха. Окружающая среда. Энциклопедический словарь-справочник. Т. 1,2. М.: Прогресс,1999
Корбанова А. И., Сорокина Н. С., Молодкина Н. Н. и соавт. Свинец и его действие на организм. // Мед. труда и пром. экология. 2001, № 5
Ливанов П. А., Соболев М. Б., Ревич Б. А. Свинцовая опасность и здоровье населения. // Рос. Сем. Врач. 1999, № 2
Скибенко В.В. Регламентация загрязняющих веществ в атмосферном воздухе. Учебное пособие. МЭИ, 2001.
Фёдорова А. И., Никольская А.Н. Практикум по экологии и охране окружающей среды: Учеб. Пособие для студ. высш. уч. заведений.-М., Гуманит. Изд. Центр ВЛАДОС, 2001.-288 с.
Сайты Интернета:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]











13PAGE 15


13PAGE 14115



13 EMBED MSGraph.Chart.8 \s 1415

масса свинца. поступившая в окружающую среду
42.7г














Root Entry