Проекты

Влияние нефтепродуктов и тяжёлых металлов на состав почвы вдоль магистралей Москвы

Работа победителя открытой городской научно-практической конференции «Старт в медицину» в секции «Безопасность жизнедеятельности человека»

Направление работы: Экология
Авторы работы: ГБОУ "Курчатовская школа"
Предметы: Биология, Химия
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Наука для жизни» 2020 года

Актуальность

Техногенное загрязнение окружающей среды, оказывающее негативное влияние на флору и фауну, а также на здоровье людей, живущих в крупных городах, приобретает глобальный характер и ставит человечество на грань экологической катастрофы.

Накопление тяжёлых металлов в почве – это не только увеличение их содержания, но и нарастание экологически опасных последствий, создающих угрозу здоровью человека.

Цель

Изучить состав почвы в разных округах Москвы, чтобы понять, в каком из них почва наименее загрязнена.

Задачи

1. Изучить научную литературу по теме исследования.

2. Взять на анализ не менее 10 различных образцов почвы на разных расстояниях от дороги в ВАО, ЗАО, ЦАО, САО и ЮАО г. Москвы.

3. Провести исследования по содержанию нефтепродуктов и вредных веществ в почве.

4. Исследовать, в каком округе почва наименее загрязнена. Создать карту загрязнённости почвы в Москве. 

Оснащение и оборудование, использованное в работе

• ИК-Фурье-спектрометр Bruker Vertex 70

• Весы аналитические прецизионные AND GR-202

• Государственный стандартный образец «Нефтепродукты в четырёххлористом углероде ГСО 7248-96» с массовой концентрацией нефтепродуктов 50,0 мг/см3

• Пипетки градуировочные

• Сушильный шкаф

• Печь (600–650 °C)

• Аппарат для встряхивания проб

• Сито с диаметром ячеек 0,5 мм

• Кюветы кварцевые с длиной оптического пути 10,00 мм

• Лабораторная посуда (стаканчики для взвешивания (бюксы), колбы конические плоскодонные с притёртыми пробками, воронки лабораторные, цилиндры мерные)

• Химические реактивы

• Квадрупольный масс-спектрометр с индуктивно связанной плазмой Elan DRC-e Perkin Elmer

• Система микроволнового разложения проб MARS 6

• Фторопластовые автоклавы

• Многоэлементные стандартные растворы производства Hight-Purity Standards ICP-MS-68B-B и ICP-MS-68A-A

Описание

Автор провёл отбор проб почв в 5–10 метрах от дороги в следующих округах Москвы: Западный административный округ (ЗАО) – Кутузовский проспект, САО – Ленинградское шоссе, ВАО – Щёлковское шоссе, ЮАО – Варшавское шоссе, ЦАО – Садовое кольцо.

Затем пробы высушили, удалили механические включения, измельчили, просеяли через сито. Подготовку реактивов и лабораторной посуды проводили на базе НИЦ «Курчатовский институт», проверили спектральную чистоту используемого четырёххлористого углерода и чистоту посуды.

Содержание нефтепродуктов в почве определяли с помощью метода инфракрасной спектроскопии.

Используя весовой метод, сначала приготовили градуировочные растворы разных концентраций последовательным разбавлением стандартного образца с концентрацией 50 мг/см3.

Пробу почвы заливали четырёххлористым углеродом и интенсивно встряхивали, затем экстракт фильтровали и переливали в бюкс. Процедуру повторяли дважды. Экстракты объединили в мерный цилиндр и фиксировали суммарный объём, затем пропускали через хроматографическую колонку с оксидом алюминия. Элюат собирали в цилиндр, объём полученного элюата фиксировали, затем раствор заливали в кювету и устанавливали в спектрометр. После этого фиксировали показания прибора, соответствующие содержанию нефтепродуктов в растворе.

Определение валового содержания тяжёлых металлов в почве проводили с помощью метода масс-спектрометрии. Для этого использовали вытяжную вентиляцию, баллон с аргоном, выставив необходимое давление газа на редукторе. При помощи программного обеспечения запустили вакуумирование прибора, закрепили капилляры подачи пробы и дренажа на перистальтическом насосе, затем включили систему охлаждения.

Осуществили поджог плазмы в программе, вводили через систему подачи пробы 2%-й раствор азотной кислоты до установления постоянной температуры в камере горелки.

Выполнили калибровку прибора по стандартному раствору.

После этого обработали полученные результаты с учётом разбавления и навески пробы. Контроль стабильности калибровки проводили через каждые 4–5 измерений.

Результаты

Наибольшее количество нефтепродуктов обнаружено в почве Центрального административного округа.

Западный и Южный округа имеют загрязнения на уровне средних нормативных значений. Ниже среднего – в Восточном административном округе и самые низкие показатели содержания нефтепродуктов – в САО.

Исходя из данных, полученных при работе с масс-спектрометром, наибольшее количество тяжёлых металлов находится в ЦАО и САО.

 

Выводы

В результате сравнения полученных данных с санитарно-эпидемиологическими требованиями к качеству почвы по СанПиН 2.1.7.1287-03 в г. Москве содержание нефтепродуктов в почве не превышает нормы.

Перспективы использования результатов работы
Результаты могут быть использованы для отслеживания динамики содержания нефтепродуктов и тяжёлых металлов в почве г. Москвы.

Сотрудничество с учреждением при создании работы

НИЦ «Курчатовский институт» – ИРЕА