Проектно-исследовательская работа «Изменение органолептических свойств и характеристик снежного покрова под влиянием антропогенных факторов» (10–11 класс)

Изменение органолептических свойств и характеристик снежного покрова под влиянием факторов антропогенного происхождения

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………..

Обзор литературы……………………………………………………….

Антропогенное воздействие на природную среду города Тореза….

Изменение органолептических свойств и характеристик снежного покрова под влиянием факторов антропогенного происхождения

ВЫВОД…………………………………………………………………………

ЛИТЕРАТУРА………………………………………………………………..

ПРИЛОЖЕНИЯ……………………………………………………………….

ВВЕДЕНИЕ

Как человек не безразличный к экологическим проблемам региона и интересующийся вопросами охраны окружающей среды, считаю данную тему наиболее значимой сегодня и актуальной, ведь вопросы охраны и сохранения окружающей среды Республики не могут быть второстепенными. Донецкий промышленный регион является регионом с критическим состоянием окружающей природной среды. В результате, в промышленных городах ДНР уровень загрязнения экосиситемы в течение длительного времени классифицируется как "опасный" и "чрезвычайно опасный". Кроме постоянно действующего пресса негативного производственного воздействия на окружающую среду.

По оценке основных видов угроз, - техногенной, гидрометеорологической, опасных геологических явлений, определяется как критический уровень опасности возникновения чрезвычайных ситуаций техногенного и природного характера. Оценка следствий техногенно -природной опасности области показывает, что 84 % населения Республики живет в зонах повышенного риска для их жизнедеятельности. Все это привело к тому, что индустриальная нагрузка на биосферу превышает допустимые нормы, а экологическое равновесие глубоко нарушено, деформирована система жизнеобеспечения и повседневно оказывает неблагоприятное воздействие на здоровье населения. Экологических проблем в донецком регионе много и никто кроме нас их не решит.

Я с детства испытываю своеобразное волнение перед свежим покровом снега... Точно вступаешь в какой-то новый мир, и всего тебя пронизывает радость открытия, первого соприкосновения с чем-то чистым, нетронутым, неоскверненным.

Джон Стейнбек, "Зима тревоги нашей"

В связи с вышесказанным, целью данного исследования, является изучение влияния антропогенного фактора на природную среду, в данном случае, - эксперименте на примере изучения органолептических свойств1 и состава снежного покрова в динамике.

Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:

изучить литературу по вопросам экологии промышленных предприятий, антропогенного воздействия на среду

- провести эксперимент и исследовать снежный покров нашего города

- установить характер изменения свойств снежного покрова отдельных зон: парковой зоны города, поля, территории прилегающей к Республиканской трассе

- выявить практически динамику изменений свойств и характеристик снежного покрова под воздействием антропогенного фактора.

Предмет исследования: степень загрязнения снежного покрова на разных участках территории города Тореза.

Актуальность.   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. Я решила провести анализ талой воды, и определить в какой степени состав воздуха, и окружающая среда оказывают влияние на качество снега.

Цель: Проведение органолептического и химического анализа снега.

Задачи: 1. Определить, какие факторы влияют на качество снега.

2. Обобщить собранный материал, полученный в результате исследования.

Объект исследования: снег, взятый из разных участков

Методы исследования:

Теоретический

(изучение и анализ литературы, постановка целей и задач).

Экспериментальный

 (эксперимент, проведение анализа органолептических характеристик снега)

Эмпирический 

(наблюдения, описания и объяснения результатов исследований)

Гипотеза:

     Чем дальше источник искусственного загрязнения воздуха, тем чище снег.

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

І. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

— Сайто-сан, вы любите снег?
— Снег — чудное явление. Любуясь им, становится так легко. Он будто очищает мою душу, завораживает собой.

«Hakuouki»

Сказание о демонах сакуры

Полные идеальной гармонии конструкции снежных кристаллов уже на протяжении многих лет вызывают интерес людей. Красота снежного убранства неоднократно становились объектом восхищения поэтов, писателей, философов, фотографов, художников - пейзажистов:

«Сыпал снег, и огромные белые хлопья застилали дорогу. Кто-то выбросил из окна очень высокого дома перекладной календарь, и листки его летели, как хлопья снега или прожитые дни, и человек шел по снегу (конечно, по снегу, не по дням же). Шел человек по снегу… Они усыпали улицу, черненькие цифры пролетевших дней, и ветер пытался приподнять бумагу, чтобы, вдруг взвившись вверх, швырнуть ее в окно человека, выбросившего год под ноги прохожим, выбросившего дни в снег, дни, ставшие снегом, который сойдет»2

Завораживающее явление природы не осталось без внимания науки: ученых, исследователей и просто интересующихся, среди них Кеннет Либбрехт, Иоганн Кеплер, Рене Декарт, Уилсон Бентли, Андрей Сигсон, Джон Нельсон, Илларион Шафрановский, Николай Каульбарс. Все они, так или иначе приложили не мало интеллектуальных и исследовательских усилий, чтобы раскрыть закономерности, свойства и характеристики снега и снежного покрова.

В 1885 году, после множества проб и ошибок, американский фермер Уилсон Бентли по прозвищу «Снежинка» получил первую удачную фотографию снежинки под микроскопом. Он занимался этим сорок шесть лет, сделав более 5000 уникальных снимков. На основе его работ было доказано, что не существует двух абсолютно одинаковых снежинок, в сотрудничестве с Джорджем Перкинсом, профессором естественной истории университета штата Вермонт, Бентли опубликовал статью, в которой он утверждал, что нет двух одинаковых снежинок. Эта концепция захватила воображение общественности, и он опубликовал другие статьи в всемирноизвестных изданиях и журналах, в том числе «National Geographic», «Nature», «Popular Science» и «Scientific American». Его фотографии были запрошены академическими учреждениями со всего мира. 

В 1889-м году в Санкт-Петербурге действительным членом Русского Географического Общества Николаем Васильевичем Каульбарсом впервые были обнаружены снежинки необычной формы. В 1951 году Международная комиссия по снегу и льду приняла довольно простую и получившую широкое распространение классификацию твёрдых осадков3. Согласно этой системе, существует семь основных видов кристаллов: пластинки, звёздчатые кристаллы, столбцы (или колонны), иглы, пространственные дендриты, столбцы с наконечником и неправильные формы (Приложение 1). К ним добавились ещё три вида обледеневших осадков: мелкая снежная крупка, ледяная крупка и град.

В 2001 году свои исследования в области снега начал профессор физики, астроном Кеннет Либбрехт из Калифорнийского технологического института, в лаборатории которого, снежинки выращиваются искусственно, автор самой большой и разнообразной коллекции снежинок — говорит: «Все снежинки разные, и их размещение по группам (классификация) — это во многом вопрос личных предпочтений».

В данной исследовательской работе, следует подчеркнуть, что изученные научные труды и публикации объединяет идея о том, что снежный покров накапливает в своем составе практически все вещества, поступающие в атмосферу. В связи с этим снег можно рассматривать как своеобразный индикатор чистоты воздуха. Так, известен случай на Рождество 1969 года,. когда в Швеции выпал черный снег. Скорее всего, это произошло из-за того, что снег при падении впитал из атмосферы копоть и промышленные загрязнения. Во всяком случае, лабораторная проверка проб воздуха выявила в черном снеге присутствие инсектицида ДДТ4. А в 1955 году около Даны, штат Калифорния, выпал фосфоресцирующий5 зеленый снег. Жители, рискнувшие попробовать на язык его хлопья, вскоре скончались, а у людей, бравших снег в руки, появились сыпь и сильный зуд. Возникло предположение, что подобные ядовитые осадки явились результатом атомных испытаний в штате Невада. Однако комиссия по расследованию этого происшествия данное предположение отвергла. По сей день происхождение зеленых хлопьев остается тайной. Остаётся очевидным только одно – снег сильнейший индикатор того, что происходит в среде.

ІІ. АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ПРИРОДНУЮ СРЕДУ ГОРОДА ТОРЕЗА

Развитие экономики ДНР и восстановление инфраструктуры является приоритетом правительства Республики. В тяжелых условиях продолжающейся войны, несмотря ни на что, функционируют крупнейшие хозяйственные предприятия Республики: «Стиролбиофарм» и «Восток-ресурс» в Горловке, Макеевский ремонтно-механический завод, входящий в состав ГП «Макеевуголь», Ясиноватский машиностроительный завод, ГП «Донецкгормаш», ГП «Недра», за 2015 год возобновили деятельность 55 предприятий пищевой промышленности. К началу 2016 на территории Республики действующих предприятий 113. За 2015 год возобновили деятельность такие крупные предприятия как «Авангард», «Славолия» и другие. Ничем не уступает в экономическом становлении хозяйственного комплекса Республики и наш родной город Торез, только за 9 месяцев действующими промышленными предприятиями города было реализовано продукции на сумму более 2 миллиардов 121 миллионов рублей. Почти 96% реализации принадлежит угольной отрасли. За январь - сентябрь текущего года шахтами ГП «Торезантрацит» добыто 772 тысяч тонн угля. По сравнению с соответствующим периодом 2015 года добыча увеличилась на 186 тыс. тонн (на 32%). Кроме этого, «антрацит» добывают шахты частной формы собственности. В пищевой отрасли произведено 350 тонн муки, 749 тонны хлеба и хлебобулочных изделий и 475 тонн кондитерских мучных изделий. Предприятием по производству стройматериалов выпущено более 2 тысяч тонн изделий из железобетона.

В металлургии произведено 158 тонн стали и чугуна для литья, 30 тонн различных металлоизделий; оказаны различные услуги по ковке, прессовке, штамповке в порошковой металлургии, токарной и механической обработке металлоизделий.

В машиностроении произведены детали и части для машин и оборудования угольной промышленности, оказываются услуги по ремонту и техобслуживанию машин и оборудования.

Все усилия горожан направлены на скорейшее качественное восстановление и сохранение экономического и трудового потенциала для дальнейшего социального развития города и благополучия населения.

Однако, все вышеперечисленные положительные экономические шаги и достижения для города, не остаются бесследными для экологического состояния города. Так, среди значительных источников загрязнения экосистемы являются предприятия ГП «Торезантрацит», обогатительные фабрики,  ликвидируемые шахты Шахтерской ДИПЛШ и дополнительные организации либо учреждения, которые имеют по одному источнику загрязнения (котельные). На загрязнение воздушного бассейна города, как и прежде существенное влияние оказывают горящие породные отвалы, промышленные и коммунальные котельные. Большой удельный вес составляют выбросы автотранспорта.

Согласно данных Главного управления статистики за 2015 год от стационарных источников загрязнения в воздушный бассейн города Тореза поступило 1,8 тысяч тонн загрязняющих веществ, что составляет 8% от общего объема по ДНР. В среднем одним предприятием было выброшено 17,2 т загрязняющих веществ. Кроме того, объемы выбросов диоксида углерода составили 70,5 тысяч тонн (0,6% от общего объема выбросов по ДНР). В расчете на одного человека – 900 кг СО2.

Из общего количества загрязняющих веществ выбросы метана составили 94,8 т или 9,6% общего объема выбросов по Республике, диоксида и других соединений серы - 395,7 т (0,6%), оксида углерода – 549,9 т (1,2%), веществ в виде суспендированных твердых частичек – 649,6 т (0,5%), соединений азота – 112,2 т (0,5%).

 В расчете на одного человека выбросы загрязняющих веществ от стационарных источников составили 23,1 кг.

Экологические проблемы города Тореза в сфере обращения с опасными отходами остаются острыми, в первую очередь, из-за отсутствия лицензированных перерабатывающих предприятий на территории ДНР. 50% промышленного комплекса города - это предприятия угледобывающей отрасли, которая является основным источником образования и накопления промышленных отходов на территории города.

Существующая система зеленых насаждений города не обеспечивает выполнения своих функций (санитарной, экологической, эстетической, рекреационной)  из-за недостаточной площади зеленых насаждений, а также из-за отсутствия в последние годы необходимого финансирования зеленого строительства: на создание новых площадей, реконструкцию и уход за существующими насаждениями.

ІІІ. ИЗМЕНЕНИЕ ОРГАНОЛЕПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И ХАРАКТЕРИСТИК СНЕЖНОГО ПОКРОВА ПОД ВЛИЯНИЕМ ФАКТОРОВ АНТРОПОГЕННОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

Снежный покров достаточно разнообразен исходя из состава, он имеет слоистое строение, вызванное множеством причин: перемежающимися снегопадами, собственной массой снежинок, возгонкой и сублимацией снежных кристаллов6, в том числе, воздействием атмосферных факторов (солнечной радиации, ветра, других атмосферных осадков). Таким образом, снежный покров не является стабильным, его мощность и все физико-механические свойства непрерывно изменяются. Снежный покров, словно лакмусовая бумажка, показывает нам, на изменения, которые происходят в атмосфере ежедневно. Благодаря   высокой сорбционной способности, снег накапливает в своем составе практически  все  вещества, поступающие в атмосферу. Исходя из этого, мы имеем возможность рассматривать снег как своеобразный  индикатор загрязнения окружающей среды.  В снежном покрове могут накапливаться различные вредные вещества, которые с талыми водами    поступают в открытые и подземные водоемы, почву, загрязняя их. Снег можно исследовать так же, как и воду. Для этого пробу снега в своём эксперименте я растапливала, а затем   изучала органолептические свойства.

Данный эксперимент основан на органолептическом7 анализе характеристик проб снега, собранного в разных местах города Тореза:

- пробы собранной в поле за микрорайоном 4,

- пробы взятой в районе Республиканской трассы,

продуктовый магазин № 18,

- в парковой зоне около детской игровой площадки «Акварель»,

- пробы снежного покрова во дворе жилого дома по улице Котовского, что позволило получить достаточно полное практическое представление о степени и характере загрязнения снежного покрова территории города.

Этап 1. Подготовительный: сбор и подготовка проб снега.

Дата проведения эксперимента:

30.12.2016 - 03.01.2017

Этап 2. Ведение дневника – исследования. Анализ результатов и характеристика воды, которая образовалась в следствие таяния снега.

По результатам, можно объединить характеристики по группам:

Из проб исследуемых участков и полученных органолептических характеристик снежного покрова, следует, что снежный покров более загрязнен в районе трассы. Однако, в динамике наблюдается постепенное изменение цвета на всех участках исследования, что отражает содержимое атмосферного воздуха. Если учитывать добычу угля, то имеет значение способ, - добыча ведется как открытым, так и закрытым способом, котельные, работающие как на угле, газе, так и на мазуте, транспорт: выхлопные газы от автомобилей поднимаются в воздух, а затем оседают на поверхности снежного покрова и остаются там до начала тепла. Кроме того, зимой дороги посыпают песком и отходами сгоревшего угля, во избежание гололеда. Песок остается в толще снега до весны, а затем смывается в почву, плотину. Таким образом, происходит загрязнение почвы вредными выбросами от автомобилей и промышленной деятельности человека. В течение зимы вредные вещества продолжают поступать в окружающую среду, так как деятельность человека продолжается круглый год. Из почвы загрязняющие вещества попадают в надземные части растений, которые употребляют в пищу травоядные животные. Хищники питаются травоядными животными, отравляя свой организм. Да и мы, люди питаемся и растительной, и животной пищей.

Соответственно эксперимент показал, значительность влияния выбросов в атмосферу ядовитых веществ. Любое из предприятий причиняет вред окружающей среде и это, влечёт за собой экологические последствия – загрязнение воздуха, воды, почвы, - в исследуемом случае – снежный покров, выступает индикатором проявления, вредного воздействия, которое мы изучали в динамике.

ВЫВОД

Уровень жизни и состояние природной среды как Тореза, так и других территорий Республики, зависимы от того, как скоро сегодня будут приняты меры для улучшения экологической ситуации. Это можно решить, путем проведения мероприятий направленных на обязательное соблюдение экологической дисциплины, рационального отношения к использованию ресурсов, энергии и прочее, нам необходим процесс экологизации мышления населения.

Благополучие окружающей среды, сбалансированность потребностей экономического развития и возможностей воссоздания экологически полноценных природных ресурсов - основа стабильного развития Донецкой Народной Республики в целом.

ЛИТЕРАТУРА:

Котляров В.М. Избранные сочинения: Снежный покров и ледники Земли. Книга 2. М: «Наука», 2004, - 448 с. 

Кононов И.Ф., Кононова Н.Б., Денщик В.А. Кризис и самоорганизация: Шахтерские города Донбасса в период реструктуризации угольной промышленности: социальное и экологическое измерения. - Луганск: Альма-матер, 2001.- 260 с.

Крайнов С.Р., Фойгт Г.Ю., Закутин В.П. Геохимические и экологические последствия изменения химического состава подземных вод под влиянием загрязняющих веществ //Геохимия, 1991, №2. –С.169-182.

Маврищев В.В. Основы общей экологии. /Учебное пособие. – Минск. -2000. – с.309.

Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек. М.: Агентство «ФАИР», 2006,— 320 с

Панов Б.С., Шевченко О.А., Дудик А.М., Селяков С.Ю. К геоэкологии Донецкого каменноугольного бассейна//Известия ВУЗов, серия геология и разведка, 1998, №5.– С.138-145.

Формозов А.Н. Снежный покров в жизни млекопитающих и птиц. Изд-во: «ЛКИ», 2010, - 217

ИНТЕРНЕТ РЕСУРСЫ:

http://www.glaveco.ruсайт Главного управления экологии и природных ресурсов Донецкой Народной Республики

http://torez24.ru/main/1529-osnovnye-pokazateli-sostoyaniya-okruzhayuschey-prirodnoy-sredy-goroda-toreza-za-2015

Официальный сайт администрации города Тореза

ПРИЛОЖЕНИЯ

Рис.1. Международная классификация снежинок8

Приложение 2

Рисунок 2 Органолептические показатели воды