Команда Дельфины школы №3 Удмуртской Республики/Исследование/Проект В главной роли - Природа

Проект В главной роли - Природа

Тема исследования

Определение уровня загрязнения атмосферного воздуха в городе

Название команды

дельфины

Проблемный вопрос

От чего зависит чистота воздуха в городе?

Гипотеза

В разных районах города Можги чистота воздуха разная.

Цель исследования

Определить чистоту воздуха в различных районах города Можги

Задачи исследования

Выявить источники загрязнения воздуха в городе.

познакомится с методиками определения чистоты воздуха

провести исследования по выбранным методикам

проанализировать результаты исследования

сделать выводы о загрязненности воздуха в городе Можга

Ход исследования

Транспорт

Наибольшую опасность представляют оксиды азота, примерно в 10 раз более опасные, чем угарный газ, доля токсичности альдегидов относительно невелика и составляет 4—5 % от общей токсичности выхлопных газов. Токсичность различных углеводородов сильно отличается. Непредельные углеводороды в присутствии диоксида азота фотохимическиокисляются образуя ядовитые кислородсодержащие соединения — составляющие смогов. Обнаруженные в газах полициклические ароматические углеводороды — сильные канцерогены. Среди них наиболее изученбензпирен , кроме него обнаружены производные антрацена : • 1,2—бензантрацен • 1,2,6,7—дибензантрацен • 5,10—диметил—1,2—бензантрацен Кроме того при использовании сернистых бензинов в отходящие газы могут входить оксиды серы, при применении этилированныхбензинов — свинец (Тетраэтилсвинец), бром, хлор, их соединения. Считается, что аэрозоли галоидных соединений свинца могут подвергаться каталитическим и фотохимическим превращениям, участвуя в образовании смога. Длительныйконтакт со средой, отравленной выхлопными газами автомобилей, вызывает общее ослабление организма — иммунодефицит. Кроме того, газы сами по себе могут стать причиной различных заболеваний. Например, дыхательной недостаточности, гайморита, ларинготрахеита, бронхита, бронхопневмонии, рака лёгких. Кроме того, выхлопные газы вызывают атеросклероз сосудов головного мозга. Опосредованно через легочную патологию могут возникнуть и различные нарушения сердечнососудистой системы.

Сжигание мусора В наш город пришла весна. Насидевшись за зиму в четырёх стенах, вы радостно распахиваете форточки и окна, делаете глубокий вдох и… Что произойдёт дальше, зависит от состояния вашего здоровья, поскольку вместо свежего воздуха в ваши лёгкие врывается удушливый дым от горящей под окнами кучи прошлогодних листьев и травы. А вместе с дымом – все яды (от автомобильных выхлопов тоже), что вобрали в себя и листья, и трава, очищая городской воздух в течение всего лета. В том числе соединения свинца, ртути и других тяжёлых металлов. И считайте, что вам повезло, если в костёр не попал пластиковый мусор!В принципе, всякий органический материал – независимо от того, части ли это растений, кости животных или продукты органического синтеза – сгорая, должен образовывать одно и тоже: углекислый газ, водяной пар и небольшое количество оксида азота (за счёт содержания азота в белках и нуклеиновых кислотах). Однако происходит это только при очень высокой температуре и достаточном количестве кислорода. Если материал имеет даже незначительную влажность, температура понижается. Эту картину мы наблюдаем, когда горят прошлогодние листья и трава: только самая верхняя часть кучи получает достаточно кислорода, в то время как средние слои тлеют и дымят, выделяя токсичные и просто вредные для здоровья химические вещества.Давайте посмотрим, какая же начинка содержится в дыме. Главная её составляющая – моноокись углерода, или угарный газ. Подсчитано, что тонна тлеющих растительных остатков в среднем выделяет около 30 кг CO – уровень угарного газа возле тлеющей кучи листьев так же высок, как и на городской улице с интенсивным движением. Моноокись углерода – потенциально смертельно опасное соединение, поскольку легко связывает гемоглобин крови, блокируя доставку кислорода к тканям организма. Сердце начинает работать с большей нагрузкой, что усугубляет опасность обострения кардиозаболеваний. Методы определения чистоты воздуха Лихеноиндикация

Лишайники — широко распространенные организмы с достаточно высокой выносливостью к климатическим факторам и чувствительностью к загрязнителям окружающей среды. Вегетативное тело лишайника — таллом, или слоевище. По внешнему виду различают три типа талломов лишайников: накипные, листоватые и кустистые. Слоевище накипного лишайника (1,2 на рисунке) представляет собой корочку, прочно сросшуюся с субстратом — корой дерева, древесиной, поверхностью камней. Его невозможно отделить от субстрата без повреждения. Листоватые лишайники (3 на рисунке) имеют вид чешуек или пластинок, прикрепленных к субстрату с помощью пучков грибных нитей (гиф) — ризин или отдельных тонких гиф — ризоидов. Лишь у немногих лишайников таллом срастается с субстратом только в одном месте с помощью мощного пучка грибных гиф, называемого гомфом. У кустистых лишайников (4, 5 на рисунке) таллом состоит из ветвей или более толстых, чаще ветвящихся стволиков. Кустистый лишайник соединяется с субстратом гомфом и растет вертикально или свисает вниз.

Влияние загрязнения воздуха на состояние лишайников Лишайники способны долгое время пребывать в сухом, почти обезвоженном состоянии, когда их влажность составляет от 2 до 10% сухой массы. При этом они не погибают, а лишь приостанавливают все жизненные процессы до первого увлажнения. Погрузившись в такой «анабиоз», лишайники могут выдерживать сильное солнечное облучение, сильное нагревание и охлаждение. В связи с тем, что лишайники поглощают воду всей поверхностью тела в основном из атмосферных осадков и отчасти из водяных паров, влажность слоевищ непостоянна и зависит от влажности окружающей среды. Таким образом, поступление воды в лишайники происходит, в отличие от высших растений, по физическим, а не по физиологическим законам. Недаром слоевище лишайников часто сравнивают с фильтровальной бумагой. Минеральные вещества в виде водных растворов поступают в слоевище лишайника из почвы, горных пород, коры деревьев. Однако гораздо большее количество химических элементов лишайники получают из атмосферы с осадками и пылью. Поглощение элементов из дождевой воды идет очень быстро и сопровождается их концентрированием. При повышении концентрации соединений металлов в воздухе резко возрастает их содержание в слоевищах лишайников, причем в накоплении металлов они далеко опережают сосудистые растения. В лесу, где осадки проходят сквозь кроны деревьев и стекают со стволов, лишайники гораздо богаче минеральными и органическими веществами, чем на открытых местах. Особенно много минеральных и органических веществ попадает в тело эпифитных лишайников, растущих на стволах деревьев. Эти растения используются для наблюдения за распространением в атмосфере более 30 элементов: лития, натрия, калия, магния, кальция, стронция, алюминия, титана, ванадия, хрома, марганца, железа, никеля, меди, цинка, галлия, кадмия, свинца, ртути, иттрия, урана, фтора, иода, серы, мышьяка, селена и др. Многочисленные исследования в районах промышленных объектов, на заводских и прилегающих к ним территориях показывают прямую зависимость между загрязнением атмосферы и сокращением численности определенных видов лишайников. Особая чувствительность лишайников объясняется тем, что они не могут выделять в среду поглощенные токсические вещества, которые вызывают физиологические нарушения и морфологические изменения. По мере приближения к источнику загрязнения слоевища лишайников становятся толстыми, компактными и почти совсем утрачивают плодовые тела. Дальнейшее загрязнение атмосферы приводит к тому, что лопасти лишайников окрашиваются в беловатый, коричневый или фиолетовый цвет, их талломы сморщиваются, и растения погибают. Изучение лишайниковой флоры в населенных пунктах и вблизи крупных промышленных объектов показывает, что состояние окружающей среды оказывает существенное влияние на развитие лишайников. По их видовому составу и встречаемости можно судить о степени загрязнения воздуха.

Наиболее резко лишайники реагируют на диоксид серы. Концентрация диоксида серы 0,5 мг/м2 губительна для всех видов лишайников. На территориях, где средняя концентрация SОз превышает 0,3 мг/м3, лишайники практически отсутствуют. В районах со средними концентрациями диоксида серы от 0,3 до 0,05 мг/м3 по мере удаления от источника загрязнения сначала появляются накипные лишайники, затем листоватые (фисция, леканора, ксантория). При концентрации менее 0,05 мг/м3 появляются кустистые лишайники (уснея, алектория, анаптихия) и некоторые листоватые (лобария, пармелия). На частоту встречаемости лишайников влияет кислотность субстрата. На коре, имеющей нейтральную реакцию, лишайники чувствуют себя лучше, чем на кислом субстрате. Этим объясняется различный состав лихенофлоры на разных породах деревьев. Таким образом, методы оценки загрязненности атмосферы по встречаемости лишайников основаны на следующих закономерностях. 1. Чем сильнее загрязнен воздух города, тем меньше встречается в нем видов лишайников (вместо десятков может быть один-два вида). 2. Чем сильнее загрязнен воздух, тем меньшую площадь покрывают лишайники на стволах деревьев. 3. При повышении загрязненности воздуха исчезают первыми кустистые лишайники (растения в виде кустиков с широким плоским основанием); за ними — листоватые (растут в виде чешуек, отделяющихся от коры); последними — накипные (имеют слоевище в виде корочки, сросшейся с корой). На основании этих закономерностей можно количественно оценить чистоту воздуха в конкретном месте микрорайона. Методика определения степени загрязнения воздуха по лишайникам Влихеноиндикационных исследованиях в качестве субстрата используются различные деревья. Для оценки загрязнения атмосферы города, районного центра, поселка выбирается вид дерева, который наиболее распространен на исследуемой территории. Например, в качестве субстрата может быть использована липа мелколистная. Город или поселок делят на квадраты, в каждом из которых подсчитывается общее число исследуемых деревьев и деревьев, покрытых лишайниками. Для оценки загрязнения атмосферы конкретной магистрали, улицы или парка описывают лишайники, которые растут на деревьях по обеим сторонам улицы или аллеи парка на каждом третьем, пятом или десятом дереве. Пробная площадка ограничивается на стволе деревянной рамкой, например, размером 10 х 10 см, которая разделена внутри тонкими проволочками на квадратики по 1 см2. Отмечают, какие виды лишайников встретились на площадке, какой процент общей площади рамки занимает каждый растущий там вид. Кроме того, указывают жизнеспособность каждого образца: есть ли у него плодовые тела, здоровое или чахлое слоевище. На каждом дереве описывают минимум четыре пробные площадки: две у основания ствола (с разных его сторон) и две на высоте 1,4— 1,6 м. Обследование можно провести по наличию какого-то одного вида лишайников на данной территории, или собрать информацию о его обилии в разных точках, или подсчитать количество всех видов лишайников, произрастающих в районе исследования. Кроме выявления видового состава, определяют размеры розеток лишайников и степень покрытия в процентах. Оценка встречаемости и покрытия дается по 5-балльной шкале.

Таким образом, для каждой площадки описания и для каждого типа роста лишайников — кустистых, листоватых и накипных — выставляются баллы встречаемости и покрытия. После проведения исследований на нескольких десятках деревьев делается расчет средних баллов встречаемости и покрытия для каждого типа роста лишайников — накипных (Н), листоватых (Л) и кустистых (К). Зная баллы средней встречаемости и покрытия Н, Л, К, легко рассчитать показатель относительной чистоты атмосферы (ОЧА) по формуле: ОЧА = (Н + 2 х Л +3 х К)/ 30 Чем выше показатель ОЧА (ближе к единице), тем чище воздух местообитания. Имеется прямая связь между ОЧА и средней концентрацией диоксида серы в атмосфере. Результатылихеноиндикациивносятся в таблицу.

Определение чистоты воздуха по снеговому покрову 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 и в виде дождя или снега выпадает на землю. Дождевая и талая вода уже не является чистоты воздуха. 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 индикатор чистоты воздуха.

Результаты исследования

1. Транспортная нагрузка: Самые чистые места: Верхушка, военный городок. Самые загрязненные места: Центр, красная звезда, школа №3 2. Лихеноиндикация: Самые чистые места: Военный городок, Верхушка, цыганский поселок. Самые загрязненные места: Школа №3, Центр 3. Определение чистоты воздуха по снеговому покрову: Самые чистые места: Военный городок, Верхушка. Самые загрязненные места: Центр, красная звезда

Вывод

Каждый человек имеет право знать, в каких условиях он живет, так как любая среда, в которой проживает организм, оказывает на него непосредственное влияние. Влияние, которое обязательно скажется на его здоровье и качестве жизни. И если данных недостаточно, то любой человек может воспользоваться набором простых методик для их определения, которыми воспользовался и я. Я очень рад, что мои исследования наглядно доказали, что я живу в одном из самых чистых мест моего города.

Дополнительные материалы

Источники информации

1. [1] 2. [2] 3. [3] 4. [4] 5. [5]