Коркачёва Дина Александровна, учитель информатики высшей категории Апатиты 2010 Оглавление введение 3 теоретическая часть 5 практическая часть 7 практическая работа

Вид материала

Содержание

Теоретическая часть 5
Список информационных ресурсов
Объект исследования
Цель исследования
Практическая значимость
Прикладные программы
Теоретическая часть
Практическая часть.
Состав опрошенных
Практическая работа № 2
Методика отбора снеговых проб
Практическая работа № 3
Методика проведения работы
Наличие свинца
Наличие железа
Территория школы
Тропинка на территории школы
Автомобильная дорога
Лес у железной дороги
Территория ТЭЦ
...
Полное содержание

Подобный материал:

Муниципальный этап 11-ой Всероссийской Олимпиады

научно-исследовательских и учебно-исследовательских проектов детей и молодёжи по проблемам защиты окружающей среды

«Человек – Земля - Космос»

«УТИЛИЗАЦИЯ И ПЕРЕРАБОТКА СНЕЖНОГО ПОКРОВА»

Номинация: Наш дом - Земля

Автор:

Лебедев Александр Агасович,

МОУ ОСОШ № 1, 9 класс

Руководители:

Исаева Жанна Николаевна,

учитель биологии первой категории

Коркачёва Дина Александровна,

учитель информатики высшей категории

Апатиты

2010

ВВЕДЕНИЕ 3

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 5

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 7

Практическая работа № 1

Опрос сотрудников и обучающихся школы по теме «Как вы считаете, необходима ли утилизация снежного покрова с территории города? » 7

Практическая работа № 2

Обсуждение темы на форуме ссылка скрыта 7

Практическая работа № 3

Определение ионов тяжёлых металлов в пробах снега…………………………….10

Практическая работа № 4

Определение кислотности проб снега с помощью индикаторной бумаги………..13

Практическая работа № 5

Изучение физических свойств проб снега…………………………………………..15

Практическая работа № 6

Опрос сотрудников и обучающихся школы по теме «Знаете ли вы способы утилизации снега?»……………………………………………………………………21

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………...24

СПИСОК ИНФОРМАЦИОННЫХ РЕСУРСОВ………………………………...25

Лебедев Александр. Утилизация и переработка снежного покрова.

ВВЕДЕНИЕ.

Исследование химического состава снежного покрова является обязательной частью изучения процессов загрязнения окружающей среды. В последние годы особую актуальность приобрела проблема уборки и удаления снега с городских улиц и проездов. Из-за значительной загрязненности снега, выпадающего на городских территориях, сброс его в городские водоемы запрещен по экологическим требованиям. Вывоз снега за пределы города на полигоны экологически неприемлем. [5]

Снежный покров не активен ни в химическом, ни в биологическом отношении, в нем не происходит химических трансформаций веществ, следовательно, он является индикатором предшествовавшего загрязнения атмосферы и будущего загрязнения почвы и гидросферы. Одна проба по всей высоте снежного покрова дает представление о загрязнении за весь период от установления снежного покрова до момента отбора пробы. Не менее важно то, что отбор проб снега прост и не требует сложного оборудования. Следовательно, индикация снежного покрова, как метод изучения загрязнения, поступающего из атмосферы, наиболее выгоден и с экономической точки зрения.[6]

Объект исследования: Снежный покров.

Предмет исследования: Загрязненность снежного покрова, способы утилизации снежного покрова.

Из предмета исследования вытекает его цель.

Цель исследования:

Оценить степень загрязнения территории города Апатиты на основе исследования снегового покрова, как одного из компонентов окружающей природной среды и предложить реальный способ исправления ситуации.

Цель обусловила постановку задач:

Собрать и систематизировать материал по теме.
Провести опрос о необходимости утилизации снежного покрова с территории города.
Обсудить данную тему на форуме в Интернете.
Подобрать методики исследования и определить этапы работы.
Выполнить практическую работу по определению содержания ионов тяжелых металлов в пробах снега.
Выполнить практическую работу по исследованию pH снежного покрова.
Выполнить практическую работу по определению физического загрязнения снега.
Провести опрос о способах утилизации снега.
Проанализировать полученные результаты.

Методы исследования: теоретический (анализ литературы), праксиметрический (анализ результатов)

Экспериментальные исследования требуют формулирования гипотезы.

Гипотеза: Утилизировать снежный покров с улиц города нет необходимости.

Практическая значимость: Результаты исследования используются на уроках биологии, химии, внеклассных мероприятиях, самостоятельной работе обучающихся.

Прикладные программы: Текстовый редактор MS Word, электронные таблицы MS Excel, редактор презентаций MS Power Point, программа для цифрового окуляра Ulead PhotoExplorer.

Дальнейшее развитие: Рассмотреть схему работы снегоплавильных пунктов. Составить интерактивную карту таких пунктов в России в социальном сервисе Google. Выяснить, как утилизируется снег в Апатитах в настоящее время и каковы перспективы в этом направлении.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Снежный покров является эффективным накопителем различных загрязняющих веществ, выпадающих из атмосферного воздуха. При снеготаянии эти вещества поступают в природные среды, главным образом в воду, загрязняя их. [2]

При образовании и выпадении снега в результате процессов сухого и влажного вымывания концентрация загрязняющих веществ в нем оказывается обычно на 2-3 порядка величины выше, чем в атмосферном воздухе. Поэтому измерения содержания этих веществ могут производиться достаточно простыми методами и с высокой степенью надежности [2].

Послойный отбор проб снежного покрова позволяет получить динамику загрязнения за зимний сезон, а всего лишь одна проба по всей толще снежного покрова дает представительные данные о загрязнении в период от образования устойчивого снежного покрова до момента отбора пробы [2].

Снежный покров позволяет решить проблему количественного определения суммарных параметров загрязнения (сухих и влажных выпадений).

Снежный покров как естественный планшет-накопитель дает действительную величину сухих и влажных выпадений в холодный сезон и количественную величину параметров загрязнения. В горах и полярных областях земного шара снежный покров, постепенно превращаясь в лед, как бы консервирует находящиеся в нем загрязняющие вещества и сохраняет их при благоприятных условиях в массе ледников многие сотни и тысячи лет, становясь своеобразной летописью состава атмосферного воздуха и его загрязнения [2].

Снежный покров является эффективным индикатором процессов закисления природных сред.

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, а также их поступления из подстилающих почв и горных пород [3].

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.

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 [1].

Выброс загрязняющих веществ автотранспортом происходит практически на уровне земли.

Поступление в атмосферу природных веществ (продуктов ветровой эрозии, летучих соединений, морских брызг) происходит непосредственно с поверхности Земли.

Измерение загрязняющих веществ в снежном покрове позволяет оценить загрязнение атмосферного воздуха, воды и почв.

Снежный покров является одним из источников загрязнения поверхностных вод. Установлено [6], что доля сульфатов, выносимых в половодье в речную систему бассейна средней реки в фоновых условиях формирования сульфатного стока, составляет 15-25 %.

Содержание микроэлементов в снеге и их выпадения колеблются в очень широком диапазоне главным образом в зависимости от степени антропогенного влияния.

Для территории Мурманской области большой интерес вызывает изучение поведения и распространения тяжелых металлов во всех средах, включая мониторинг снежного покрова.

Основными промышленными источниками загрязнения природной среды тяжелыми металлами на территории Кольского полуострова являются предприятия черной и цветной металлургии, топливные электростанции и котельные, завод по переработке твердых бытовых отходов, автотранспорт.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

Практическая работа № 1

Опрос сотрудников и обучающихся школы по теме.

Количество опрошенных: 76 человек.

Состав опрошенных: сотрудники и обучающиеся школы.

Вопрос: Как вы считаете, необходима ли утилизация снежного покрова с территории города?

Диаграмма 1. Необходимость утилизации снежного покрова.

Практическая работа № 2

Обсуждение темы на форуме ссылка скрыта

Количество опрошенных: 58 человек.

Состав опрошенных: обучающиеся школ, студенты медицинского колледжа и ВУЗов.

Вопрос: Как вы считаете, необходима ли утилизация снежного покрова с территории города?

Диаграмма 2.Необходимость утилизации снежного покрова.

Практические работы «Изучение снежного покрова».

Всего было отобрано 5 снеговых проб. После проведения отбора снежных проб снег растапливался в естественных условиях.

Фото 1. Отбор снеговых проб.

Методика отбора снеговых проб

№ модельной площадки	Координаты
1	Территория школы, ул. Дзержинского 18
2	Тропинка на территории школы
3	Автомобильная дорога, ул. Дзержинского
4	Лес в районе железной дороги
5	Территория ТЭЦ

Фото 2. Подготовка снеговых проб к лабораторным исследованиям.

Практическая работа № 3

Определение ионов тяжелых металлов в пробах снега

Цель: Определить содержание в пробах снега ионов тяжелых металлов.

Метод исследования: лабораторная работа с последующей статистической обработкой и анализом полученных данных.

Оборудование: штатив с пробирками, держатель, пипетка, спиртовка.

Препараты: пробы снега, Na2S (сернистый натрий), 3CNS (роданит).

Методика проведения работы:

Определение наличия свинца в пробах снега.

Взять образцы снега в исследуемых районах.
Пробы поместить в разные пробирки. Объем разных проб должен быть одинаков.
Добавить во все пробы строго одинаковое количество спирта и воды.
Затем некоторое время полученный раствор упаривать.
Добавить к раствору Na₂S (сернистый натрий).
При наличие свинца в растворе выпадет черный осадок, что будет свидетельствовать о наличии свинца. [4]

Определение наличия железа в пробах снега.

Взять образцы снега в исследуемых районах.
Пробы поместить в разные пробирки. Объем разных проб должен быть одинаков.
Добавить к раствору 3CNS (родонит аммония).
При наличие железа раствор приобретает слабо – розовый цвет. [4]

Фото 3. Определение ионов тяжелых металлов в пробах снега

Результаты исследования:

По итогам лабораторной работы были составлены сводные таблицы; на основании полученных результатов сделаны выводы.

Наличие свинца:

Пробы снега	Добавление реактива	Результат
Территория школы	+ Na2S	Нет осадка
Тропинка на территории школы	+ Na2S	Нет осадка
Автомобильная дорога	+ Na2S	Черный осадок (наличие свинца)
Лес у железной дороги	+ Na2S	Нет осадка
Территория ТЭЦ	+ Na2S	Черный осадок (наличие свинца)

Наличие железа:

Пробы снега	Добавление реактива	Результат
Территория школы	+ 3CNS	Цвет раствора не меняется
Тропинка на территории школы	+ 3CNS	Цвет раствора не меняется
Автомобильная дорога	+ 3CNS	Раствор слабо – розового цвета
Лес у железной дороги	+ 3CNS	Раствор слабо – розового цвета
Территория ТЭЦ	+ 3CNS	Раствор слабо – розового цвета

Вывод:

Вдоль дорожных магистралей, у железной дороги, около ТЭЦ в снегу за зиму накапливается большое количество свинца, железа и других тяжёлых металлов.

Практическая работа № 4

Определение кислотности проб снега с помощью индикаторной бумаги

Фото 4. Определение кислотности проб снега с помощью индикаторной бумаги

Цель: Определить кислотность проб снегового покрова.

Метод исследования: лабораторная работа с последующей статистической обработкой и анализом полученных данных.

Оборудование: штатив с пробирками, держатель, пипетка.

Препараты: пробы снега, индикаторная бумага.

Методика проведения работы:

Определение кислотности проб снега.

Взять образцы снега в исследуемых районах.
Пробы поместить в разные пробирки. Объем разных проб должен быть одинаков.
Добавить во все пробы индикаторную бумагу.
Сверить полученные результаты с индикаторной шкалой (цвет универсального желтого меняется в испытуемом растворе, если среда является нейтральной. В кислой среде постепенно розовеет, а в щелочной синеет)

Результаты исследования:

По итогам лабораторной работы была составлена сводная таблица; на основании полученных результатов сделаны выводы.

Пробы снега	Результат
Территория школы	Желтый цвет
Тропинка на территории школы	Светло – розовый цвет
Автомобильная дорога	Розовый цвет
Лес у железной дороги	Розовый цвет
Территория ТЭЦ	Розовый цвет ближе к красному

Выводы:

4 пробы показали повышенную кислотность (тропинка на территории школы, автомобильная дорога, лес у железной дороги, территория ТЭЦ)

Практическая работа № 5

Изучение физических свойств проб снега

Цель: Изучить физические загрязнения проб снега с помощью фильтрования и цифрового микроскопа.

Метод исследования: лабораторная работа с последующей статистической обработкой и анализом полученных данных.

Оборудование: штатив с пробирками, держатель, пипетка, фильтровальная бумага, предметные стекла, покровные стекла, цифровой микроскоп (укомплектован двумя окулярами 10х и 16х, линзой Барлоу, окуляром Брессера и тремя объективами 4х, 10х и 40х).

Препараты: пробы снега.

Методика проведения работы:

Определение кислотности проб снега.

Взять образцы снега в исследуемых районах.
Пробы поместить в разные пробирки. Объем разных проб должен быть одинаков.
Добавить во все пробы индикаторную бумагу.
Сверить полученные результаты с индикаторной шкалой (цвет универсального желтого меняется в испытуемом растворе, если среда является нейтральной. В кислой среде постепенно розовеет, а в щелочной синеет)

Результаты исследования:

По итогам лабораторной работы была составлена сводная таблица; на основании полученных результатов сделаны выводы.

Ф

ильтрование

Фото 5. Фильтрование.

Результаты:

Пробы снега	Результат
Территория школы	Физических загрязнителей не много
Тропинка на территории школы	Физических загрязнителей больше чем в первой пробе
Автомобильная дорога	Физические загрязнители присутствуют в большом количестве
Лес у железной дороги	Физические загрязнители присутствуют в большом количестве
Территория ТЭЦ	Физические загрязнители присутствуют в большом количестве

Изучение под цифровым микроскопом

Фото 6. Изучение под цифровым микроскопом.

Проба № 1

Проба № 2

Проба № 3

Проба № 4

Проба № 5

Результаты исследования:

Пробы снега	Результат
Территория школы	Небольшое количество загрязнителей в виде пыли, волос, песка
Тропинка на территории школы	Небольшое количество загрязнителей в виде пыли, волос, песка, камней
Автомобильная дорога	Большое количество загрязнителей различных видов
Лес у железной дороги	Загрязнители в виде сажи, пыли
Территория ТЭЦ	Загрязнители в виде сажи, пыли

ВЫВОД:

Снежный покров является эффективным накопителем загрязняющих веществ, выпадающих из атмосферного воздуха. При снеготаянии эти вещества поступают в природные среды, главным образом в воду, загрязняя их.
Утилизация снежного покрова необходима.

Практическая работа № 6

Опрос сотрудников и обучающихся школы по теме.

Количество опрошенных: 49 человек.

Состав опрошенных: сотрудники и обучающиеся школы.

Вопрос: Знаете ли вы способы утилизации снега?

Диаграмма 3. Способы утилизации снежного покрова.

Схема 1. Способы утилизации снежного покрова.

При уборке территорий городского масштаба дорожные и коммунальные службы прибегают к универсальной спецтехнике, которая в бесснежное время призвана решать общестроительные задачи. Дороги и улицы расчищаются с помощью бульдозеров, фронтальных погрузчиков, самосвалов, техники на базе тракторов. В этих же целях используется поливомоечная машина, которая оснащена снегоуборочным отвалом, щеткой и пескоразбрасывающим устройством. Она выполняет сразу несколько функций: сгребает, подметает снег, рассыпает по дороге специальные реагенты против скольжения. [6]. Но такой способ не решает проблему загрязнения города. Снег в этом случае только собирается на специальные полигоны («сухие» снегосборные пункты), где при снеготаянии эти вещества поступают в природные среды, главным образом в воду, загрязняя их.

Освободить город от снежных заносов сегодня можно без привлечения тяжелой снегоуборочной техники. Современная российская индустрия уже освоила производство снегоплавильных установок, которые перерабатывают снег в воду. Они предназначены для утилизации снега с открытых площадок, требующих оперативной и постоянной очистки от снежного покрова, - парковочных зон торговых комплексов и офисных центров, объектов городской инфраструктуры, аэродромов, площадок муниципальных и промышленных предприятий. Причем сделать это можно гораздо быстрее и дешевле. Об экономике самоокупаемости снегоплавильной установки говорят следующие цифры: расходы на утилизацию 10 куб. м снега (1 автомашина КамАЗ) с ее помощью в сумме составят всего 414 руб.: 374 руб. понадобится на покупку дизельного топлива (для переработки 10 куб. м снега потребуется 22 л топлива, средняя цена 1 л - 22 руб.), расходы на электроэнергию составят 7 руб., и оплата труда оператора из расчета 100 руб./час - 33 руб. Для сравнения: стоимость вывоза 10 куб. м снега автомашиной КамАЗ составляет 3500 руб.[6] Такой способ утилизации снежного покрова решает проблему загрязнения окружающей среды.

Однако существуют и стационарные снегоплавильные пункты - они также располагаются в черте города и могут перерабатывать значительно больше снега, нежели мобильные снегоплавилки. Схема работы снегоплавильных пунктов достаточно проста. Снег, удаленный с территорий города, доставляется в подобный пункт и отправляется в специальный бункер, оснащенный тепловыделяющим элементом. В этом бункере привезенный снег растапливается, а талая вода попадает в узел очистки, имеющий, как правило, две ступени. И только после подобной процедуры вода поступает в сточные сети города. Удаление примесей и загрязнений является особенно важным преимуществом подобного способа утилизации снега. Дело в том, что применяемые на улицах реагенты наносят серьезный удар экологическому состоянию города. А при использовании снегоплавильных технологий противогололедные материалы утилизируются вместе с прочими загрязнениями. Так, по последним данным мониторинга, проведенным специалистами кафедры Института почвоведения МГУ, общая экологическая ситуация в Москве постепенно стабилизируется. Одна из причин - использование снегоплавильных пунктов, куда вывозится более 80% снега, который содержит в себе реагенты.

Однако может показаться, что в крупных городах с плотной застройкой будет проблематично выделить территорию под установку снегоплавильных станций. В Москве эту проблему решили при помощи использования мини-зданий, включающих в себя металлический каркас, стеновые и кровельные сэндвич-панели, окна и двери. Еще в апреле 2009 года был подписан контракт с компанией Ruukki, европейским поставщиком комплексных решений из металла для строительства и машиностроения, на изготовление и поставку таких мини-зданий для снегоплавильных пунктов. Объем поставок составил 10 тонн металлоконструкций, 230 кв. м стеновых панелей, 87 кв. м кровельных панелей. На сегодняшний день здания уже собраны и станции готовы к эксплуатации в Москве [6].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Охрана окружающей среды - задача нашего века, проблема, ставшая социальной. Воздействие человека на окружающую среду требует контроля, т.к. не только предприятие влияет на окружающую среду, но и качество среды оказывает влияние на деятельность предприятия и здоровье людей.

Выдвинутая в начале работы гипотеза не подтвердилась.

СПИСОК ИНФОРМАЦИОННЫХ РЕСУРСОВ

Литература

Алексеев С.В., Груздева Н.В., Гущина Э.В. Экологический практикум школьника: Методическое пособие для учителя. – Самара: Корпорация «Федоров», Издательство «Учебная литература», 2006. – 144с.
Мансурова С.Е. Кокуева Г.Н. Школьный практикум. Следим за окружающей средой нашего города. – М., 2001г. – 110с.
Энциклопедия для детей. Том 17. Химия /Глав. ред. В. А. Володин – М.: Аванта+, 2001.
Ашихмина Т.Я. Школьный экологический мониторинг. - М.:АГАР, 2000. – 385с.
Губиш Г. В. Что мы оставим потомкам? – М.: Просвещение, 1982. – 204с.
Захлебный А.И. и др. Экологическое образование школьников во внеклассной работе. – М.: Просвещение, 1984. – 139с.

Ресурсы Интернета

Blog

Содержание

Оглавление