Научно-исследовательская работа по химии «Определение степени загрязнения воздуха ионами свинца на территории, прилегающей к школе»

Вид материала

Научно-исследовательская работа

Содержание 2. 1. Свинец — кумулятивный яд высокой токсичности. 2.2. Метод осаждения ионов свинца сульфид-ионами.

Подобный материал:

• Исследовательская работа «Определение загрязнения воздуха на территории школы по видовому, 106.35kb.
• Краткий обзор отчёта по оценке загрязнения атмосферного воздуха на территории города, 35.67kb.
• Наибольший вклад в загрязнение городского воздуха вносит автотранспорт как городской,, 93.13kb.
• «Определение степени загрязнения воздуха по видовому составу и по внутреннему строению, 142.55kb.
• Иза — комплексный индекс загрязнения атмосферы, учитывающий несколько примесей. Величина, 534.98kb.
• С 1992 г ежегодно в приоритетных списках городов с наибольшим уровнем загрязнения воздуха, 721.7kb.
• Лабораторная работа определение влажности воздуха психрометром ассмана. Принадлежности:, 39.85kb.
• Муниципальное общеобразовательное учреждение, 143.4kb.
• Научно-исследовательская работа преподавателей и студентов как условие эффективного, 91.08kb.
• Научно-исследовательская работа студентов и пути её совершенствования Оглавление: Введение, 219.43kb.

Муниципальное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа № 22


Научно-исследовательская работа по химии


«Определение степени загрязнения воздуха ионами свинца на территории, прилегающей к школе»


Авторы: Петрова Е.В.

Шватова Д.А.

учащиеся 9-г класса


Научный руководитель:

Федорова Н.Б.

учитель химии


Ковров 2010 год

Содержание


1 Введение.


2 Определение степени загрязнения воздуха ионами свинца на территории, прилегающей к школе.


2. 1. Свинец — кумулятивный яд высокой токсичности.


2.2. Метод осаждения ионов свинца сульфид-ионами.


2.3 Выводы.


3 Заключение.


4 Список литературы.


1. Введение

Одним из важнейших объектов окружающей среды является атмосферный воздух. Устойчивость биосферы зависит от его чистоты. Под загрязнением воздуха понимается процесс привнесения в него или образования в нем физических агентов, химических веществ или организмов, неблагоприятно воздействующих на среду жизни или наносящих урон материальным ценностям. Загрязняющие и ядовитые вещества переносятся на большие расстояния, попадают с осадками в почву, поверхностные и подземные воды, в океаны, отравляют окружающую среду, отрицательно сказываются на получении растительной массы. Загрязнение воздуха отрицательно влияет на растения, животных, людей, строения, оборудование и различные материалы.

В городе, как и в других местах проживания и деятельности человека различают естественное и антропогенное загрязнение атмосферы.

Естественное загрязнение происходит при стихийных природных явлениях: пожарах, пыльных бурях и др.

Антропогенное загрязнение атмосферы – следствие работы промышленных предприятий города, транспорта, предприятий топливно-энергетического комплекса. Среди них заводы, транспорт, котельные.

Основной выброс вредных веществ в атмосферу города Коврова осуществляется предприятиями крупных промышленных комплексов, строительными предприятиями и основными транспортными магистралями – проспекты Ленина, Мира, улицы Социалистическая, Дегтярёва, Комсомольская, Грибоедова, Маяковская. Высокая загруженность их автомобильным транспортом разных видов приводит к повышению уровня загрязнения воздуха не только вдоль самих дорог, но и в прилегающих жилых микрорайонах.

Естественное и антропогенное воздействие является причиной запыленности воздуха в нашем городе, заметно возросшей в последнее время. Причин этому несколько: это и увеличение количества транспортных средств. Ухудшение экологического состояния почв, вырубка и снижение зеленых насаждений в городе и другие.

Проводимые исследования пылевой нагрузки, показали, что она в черте города превышает фоновую. Зафиксированы 7 очагов очень высокой запылённости: четыре очага южнее ЗИД, ул. Грибоедова – Чернышевского, один очаг в районе КЭЗ и очаг на пересечении основных путей транспортного грузопотока – ул. Мичурина – Ватутина и Еловой - Космонавтов. Вместе с пылью в почвах накапливаются различные вредные вещества, среди которых соединения свинца. По данным выборочного исследования состояния почв, проведенного специализированной инспекцией в 1998 году, на территории города в результате антропогенного загрязнения в дециметровом слое почвы преимущественно за счет выбросов предприятий и транспорта в атмосферу накопилось свинца – 391,00 т, по улице Грибоедова – снизилось с 17,1 т до 5,1 т.

Мы знаем, что свинец отрицательно влияет на живые организмы, поэтому нас и заинтересовал вопрос о его содержании в микрорайоне школы.

Цель нашей работы: определить степень загрязнения воздуха соединениями свинца на прилегающей к школе территории.

Исходя из поставленной цели мы сформулировали задачи:

1. Рассмотреть пути загрязнения воздуха соединениями свинца в дополнительной литературе.

2. Изучить методы определения ионов свинца в окружающей среде, используя научные публикации.

3. Определить содержание ионов свинца в воздухе прилегающей к школе территории.

4. Познакомить учащихся нашего класса и школы с полученными в ходе исследования результатами.

Данные ежегодного экологического исследования состояния воздуха города Коврова свидетельствуют о наличии в нем ионов свинца. Можно предположить, что степень загрязнения ионами свинца прилежащей к школе территории высокая, невысокая или незначительная. В параллельно ходе исследования, изучить, каково загрязнение ионами свинца территории парка имени Дегтярева вдоль улицы Димитрова.

2. 1. Свинец — кумулятивный яд высокой токсичности.


Одна из современных проблем экологии - загрязнение окружающей среды тяжёлыми металлами. Из них наибольший вклад в загрязнение биосферы вносит свинец (94-97%). Его содержание в окружающей среде растёт в силу увеличения антропогенных нагрузок и его выброса и сброса с отходами производства и потребления. Свинец — кумулятивный яд высокой токсичности, т.е. он постепенно накапливается в живых организмах, поскольку скорость его естественного выведения очень низка. Проблема свинцового отравления стоит очень остро из-за большой распространенности этого вещества. В частности, свинец содержится в различных присадках, добавляемых в автомобильное топливо для его лучшего горения. Тетраэтилсвинец (ТЭС) очень ядовит. Он летуч и легко проникает через кожу. Увеличение транспортного потока способствует увеличению количества выбросов ТЭС в биосферу. Этим и вызван наш интерес к проблеме обнаружения свинца в окружающей среде.

Добыча, переработка и выплавка этого металла сопровождаются рассеиванием свинца в биосфере. Мировое производство свинца составляет 34 млн. тонн в год и постоянно возрастает, причём выбросы свинца в атмосферу достигают 4,3 млн. тонн в год, и его антропогенное поступление значительно превышает природное. Ряд современных производственных процессов, в которых применяют продукты, содержащие свинец, также вносят вклад в загрязнение окружающей среды свинцом. С начала 1930-х гг. к большинству бензинов стали добавлять тетраэтилсвинец Pb(С₂Н₅)₄ (этиловую жидкость). Эта добавка увеличивает октановое число и действует в качестве антидетонатора, т. е. предотвращает взрывное сгорание бензина. Тетраэтилсвинец представляет собой бесцветную летучую, очень ядовитую жидкость. До 75% свинца, содержащегося в бензине, выделяется в воздух с выхлопными газами автомобилей. При сгорании 1л горючего в воздух попадает от 200 до 500 мг свинца. В течение года с выхлопными газами автомобиля в окружающую среду выбрасывается около 1кг этого метала. С увеличением числа автомобилей опасность свинцового загрязнения атмосферы возрастает. От свинцового загрязнения страдают и животные и растения. У деревьев, растущих по обочинам автодорог, наблюдается преждевременное опадание листьев, а обыкновенные земляные черви, обитающие у автострад, настолько нашпигованы свинцом, что становятся смертельно ядовитыми для склевывающих их птиц. Исследования состава аэрозолей, проводившиеся на территории, примыкающей к автомобильным дорогам, позволили выявить драматическое положение, связанное с накоплением на поверхности растительности значительного количества аэрозолей свинца. Свинец активно поглощается в воде взвешенными веществами и осаждается с ними в данных отложениях, а также в почвах, богатых глинисто-гумусовыми компонентами. В почве он находится в валовой и подвижной форме. Почвы по-разному удерживают свинец. В тяжёлых почвах свинец малоподвижен, а в лёгких он быстро перемещается в растения и включается в пастбищные цепи. Повышенное содержание свинца в овощах и фруктах, выращенных вблизи автострад, а также в молоке коров, которым скармливалась загрязнённая трава, представляет опасность для здоровья человека. Однако главная опасность — это свинец, рассеянный в воздухе. Соединения этого металла через лёгкие поступают в кровь человека.

Многочисленные исследования ученых и врачей свидетельствуют о том, что свинец способен накапливаться в костях, печени, почках. При отравлениях животных свинцом отмечают в первые часы повышенную активность и бессонницу, а в последующем утомляемость, депрессии, запоры. Более поздними симптомами являются расстройства функции нервной системы и поражение головного мозга. В медицинской практике свинцовое отравление часто диагностируют и лечат как психогенное заболевание. Свинец при хроническом поступлении снижает уровень магния в крови. Интоксикация свинцом является причиной агрессивного поведения школьников и снижения их способности к обучению. Клинические признаки свинцового отравления у человека проявляются в виде анемии, постоянных головных и мышечных болей. Это происходит при содержании свинца в крови в количестве 80 мкг%. В волосах агрессивно настроенных детей содержание свинца выше. Таким образом, попадая в организм, свинец, как и большинство тяжелых металлов, вызывает отравления. Всё это и определяет необходимость мониторинга свинца практически во всех объектах окружающей среды.


На уроках химии и занятиях в рамках элективного курса в 9классе мы знакомились с различными методами химического анализа.

Рассмотрев различные способы определения свинца, для различных объектов окружающей среды мы выбрали метод осаждения ионов свинца сульфид-ионами в растениях, опубликованный в журнале «Химия в школе» №4, 2009 г..


2.2. Метод осаждения ионов свинца сульфид-ионами.


С помощью данного эксперимента мы определяли наличие свинца в растениях, растущих в районе школы и вдоль дорог. Обследовав территорию школы, прилегающие улицы Грибоедова и Маяковского, участок парка им. В.А.Дегтярева от улицы Грибоедова, вдоль улицы Димитрова определили контрольные точки на них. Расположили эти точки на расстоянии 0,50, 100, 150 и 200 м от оживлённой дороги ул.Грибоедова. Собирали по 100 г растительной пробы на каждой точке. Далее с каждой пробой работали отдельно: измельчили её, поместили в чашку Петри, добавили 50 мл воды и 50 мл этилового спирта; полученную смесь кипятили (при этом свинец перешёл в раствор); затем полученную смесь отфильтровали и поместили фильтрат в пробирку. После этого в полученные экстракты по каплям добавили раствор сульфида натрия. В результате выпал чёрный осадок, указывающий на наличие свинца в исходных смесях: Рb²⁺ + S^2- = PbS.

Интенсивность окраски осадка (сульфида свинца) различная, в одной пробе она светлее. Сравнив места взятия проб и цвет осадка мы обнаружили зависимость - чем меньше расстояние от дороги, тем интенсивнее цвет осадка, следовательно, содержание ионов свинца выше (см. таблицу).

Точка сбора	Местоположение (от проезжей части дороги ул.Грибоедова)	Интенсивность окраски осадка	Степень загрязнения
1 точка	0 м. от дороги в сторону школы	Интенсивный черный осадок	высокая
2 точка	50 м. от дороги в сторону школы	Интенсивный черный осадок	высокая
3 точка	100 м. от дороги северо-восточный угол территории школьного двора	Интенсивный черный осадок	высокая
4 точка	0 м. от дороги в сторону парка	Интенсивный черный осадок	высокая
5 точка	50 м. от дороги на территории парка	Интенсивный черный осадок	высокая
6 точка	100 м. от дороги на территории парка	Интенсивный черный осадок	высокая
7 точка	150 м. от дороги на территории парка	Интенсивный черный осадок	высокая
8 точка	200 м. от дороги на территории парка	Менее интенсивный черный осадок	средняя

Анализ результатов проб 1,2 и 3 точек расположенных вблизи школы показывает, что степень загрязнения ионами свинца – высокая.

5,6 и 7 точки взятия проб находящиеся на территории парка имени В.А. Дегтярева вдоль улицы Димитрова (вблизи строящегося игрового комплекса). Из полученных результатов видно, что здесь так же степень загрязнения высока. Только в восьмой точке (территория парка, граничащая с профилакторием ЗиД) степень загрязнения имеет меньшее значение. Данный результат можно объяснить тем, что вблизи этого участка парка нет линий интенсивного транспортного потока и близкорасположенных промышленных предприятий, здесь начинаются жилые микрорайоны.


2.3. Выводы

1. Поставленные в начале работы задачи были полностью выполнены. Полученные нами в ходе работы результаты свидетельствуют, что степень загрязнения ионами свинца территории вблизи школы № 22 и парка имени В.А.Дегтярева от проезжей дороги улицы Грибоедова вдоль улицы Димитрова высокая.
   

2. Мы считаем необходимым довести результаты своей работы до учащихся и жителей микрорайона МОУ СОШ № 22, широкой общественности, выступив на уроках химии, биологии и опубликовав их в местных средствах массовой информации.
   

3. Заключение.
   

Для того чтобы уменьшить загрязнение среды свинцом необходимо уменьшить использование этилированного бензина, так как этот бензин и является основным источником выбросов свинца в атмосферу. Прекрасный пример в отношении борьбы с загрязнением окружающей среды свинцом подала Дания. Там уже несколько лет запрещено использование в автомобилях этилированного бензина, и естественный уровень свинца сократился в 2-3 раза.

В бесснежный сухой период в сухую погоду необходим полив улиц, особенно в центральной части города для предотвращения попадания вместе с пылью ионов свинца в дыхательные пути, на кожу и на слизистые оболочки горожан.

Также необходимо увеличить количество и плотность зеленых насаждений. Эти посадки должны быть многоярусными, начиная от низкорослых кустарников, лиственных деревьев, составляющих средний ярус, заканчивая хвойными. Создание хотя бы незначительных преград пусть ненамного, но уменьшит степень отравления свинцом населения города.


4. Список литературы

1. Научно-методический журнал «Химия в школе» №4 2009 г.
   
2. Н.Н.Наумова, Л.В.Турышкин «Город, в котором я живу» практикум по экологическому мониторингу города Коврова (учебное пособие), Ковров, 2006.
   
3. «О состоянии окружающей среды и здоровья населения Владимирской области» ежегодный доклад, Владимир, 2000-2005
   
4. narod.ru/metalls/Pb.php
   
5. /ps/pb082.htm