Мониторинг качества воздуха в районе Гольяново по снеговому покрову на примере территории школы № 1516

Актуальность

Изучение химического состава атмосферных, в том числе снеговых осадков позволяет косвенно оценивать техногенное загрязнение атмосферного воздуха – среды, имеющей первостепенное значение в формировании экологической обстановки местности. Загрязнение снега отражает современное (сезонное) состояние атмосферного воздуха и уровень воздействия техногенного процесса на территорию. В связи с этим проблема мониторинга атмосферного воздуха по снеговому покрову является актуальной.

Цель

Мониторинг качества воздуха по снеговому покрову в районе Гольяново на примере территории ГБОУ Школа № 1516.

Задачи

1. Изучить литературные источники об экологической обстановке в районе исследования, о мониторинге загрязнения атмосферного воздуха.

2. Изучить методы исследования качества атмосферы по снеговому покрову.

3. Провести сбор снежных проб на территории ГБОУ Школа № 1516.

4. Провести гидрохимические исследования снежных проб по стандартным методикам.

5. Оценить уровень загрязнения атмосферного воздуха и окружающей среды по результатам исследования.

6. Сравнить полученные результаты с данными 2008 и 2014 годов.

7. Обобщить полученные результаты.

Оснащение и оборудование, использованное в работе
• Цифровая лаборатория «Relab»
• Регистратор данных

Описание

В феврале 2019 года на территории ГБОУ Школа № 1516 автором был проведён сбор снега для гидрохимического анализа с целью сопоставления новых данных с данными, полученными в результате предыдущих исследований, которые ежегодно проводились учащимися естественно-научного класса школы.

Пробы снега были взяты на школьной территории с учётом её антропогенной нагрузки: две точки были выбраны внутри школьного двора, две - вблизи проезжей части, четыре - рядом с жилыми домами. Снег брали по всей глубине его отложения в пластиковые банки ёмкостью 2 литра в течение суток во всех точках, чтобы избежать возможного выпадения снежных масс, которые могли бы уменьшить степень достоверности результатов. Территория школы была поделена на квадраты. Чтобы данные были достоверными, в каждом квадрате отбирали три пробы, которые потом смешивали. Всего было взято 24 пробы. После того как температура талой воды достигала комнатной, проводили анализ по восьми параметрам: вес сухого остатка, водородный показатель pН, определение содержания хлорид- и сульфат-ионов, ионов железа, натрия и кальция, карбонатов.

В работе были использованы методы определения физико-химических свойств воды.

1. Определение сухого остатка в талой воде.

Растаявший снег фильтровали через предварительно взвешенный фильтр. Измеряли объём талого снега каждой пробы. Бумажные фильтры оставляли при комнатной температуре до следующего дня. После высушивания фильтры взвешивали и определяли массу взвешенных веществ. Отфильтрованную воду выпаривали и взвешивали сухой остаток.

2. Определение водородного показателя рН.

рН определяли с помощью универсальной индикаторной бумаги, сравнивая её окраску со шкалой.

3. Качественное определение ионов хлора Cl^-.

Метод основан на осаждении хлорида серебра:

Аg⁺ + Сl^- = АgСl¯

В пробирку наливали 5 мл пробы профильтрованного талого снега и добавляли 3 капли 10%-ого раствора азотнокислого серебра. Наличие ионов хлора с приближённой количественной оценкой определяли по осадку или помутнению:

- опалесцирующий (слабая муть) – содержание 1–10 мг/л;

- сильная муть – содержание 10–50 мг/л;

- хлопья, осаждающиеся не сразу – содержание 50–100 мг/л;

- белый объёмный осадок – содержание более 100 мг/л.

4. Качественное определение сульфат-ионов SO₄^2- с приближённой количественной оценкой.

В пробирку вносили 10 мл исследуемой воды, 0,5 мл раствора соляной кислоты (1:5) и 2 мл 5%-го раствора хлорида бария и перемешивали. Определение сульфат ионов основано на реакции осаждения их хлоридом бария: Ba²⁺ + SO₄^2- =BaSO₄↓

По характеру выпавшего осадка определяли ориентировочное содержание сульфат-ионов:

• при отсутствии мути – концентрация сульфат-ионов менее 5 мг/л;
• при слабой мути, появляющейся не сразу, а через несколько минут – 5–10мг/л;
• при слабой мути, появляющейся сразу после добавления хлорида бария – 10–100мг/л;
• сильно, быстро оседающая муть свидетельствует о достаточно высоком содержании сульфат-ионов (более 100 мг/л).

5. Качественное обнаружение ионов железа Fe³⁺.

Для обнаружения ионов Fe³⁺ в пробирку помещали 10 мл исследуемой воды, прибавляли 1 каплю концентрированной азотной кислоты, несколько капель раствора перекиси водорода и примерно 0,5 мл раствора роданида калия. При содержании железа 0,1 мг/л появляется розовое окрашивание, а при более высоком – красное: Fe³⁺ +3CNS^- = Fe(CNS)₃

6. Определение карбонатов.

В пробирку к 10 мл исследуемой воды добавляли гидроксид кальция Са(OH)₂.По характеру мути определяли ориентировочное содержание карбонатов: Са²⁺ + СО₃^2- = СаСО₃↓

7. Качественное обнаружение ионов кальция Са²⁺.

Если внести соединения кальция в почти бесцветное пламя горелки, то наблюдается жёлтое окрашивание пламени.

Результаты

1. В ходе исследования было установлено, что во всех пробах обнаружены загрязняющие вещества, содержащиеся в атмосферном воздухе. Наибольшее количество примесей содержали пробы, взятые у автомобильной дороги и внутри школьного двора.

2. Водородный показатель талого снега во всех пробах свидетельствует о слабой кислотности осадков.

3. При сравнении полученных результатов с данными 2008 и 2014 годов установлена положительная динамика содержания в талой снеговой воде сульфат-ионов и ионов железа. Количество хлорид-ионов в целом не изменилось и осталось достаточно большим. Их величина напрямую связана с обработкой школьной территории противогололёдными смесями.

Выводы

1. Водородный показатель за восемь лет мониторинга колебался наиболее существенно. Стабильно высокая величина сухого остатка свидетельствует о наличии в воздухе минеральных и органических примесей. Их количество зависит от удалённости от дорог и зон с повышенной проходимостью.

2. Такие параметры талой воды, как наличие ионов железа, натрия и кальция, сульфат-ионов опасений не вызывают, так как их концентрация мала.

3. В целом качество атмосферного воздуха на территории ГБОУ Школа № 1516 является удовлетворительным, т.к. определяемые показатели не превышают допустимые нормы.

4. Мониторинг качества воздуха в районе Гольяново позволяет прогнозировать характер загрязнения веществами и их концентрации. Сбор объективной информации необходим для разработки мероприятий по охране окружающей среды.

Перспективы использования результатов работы

Полученные результаты можно использовать для оценки возможного ущерба здоровью от загрязнения атмосферы и для дальнейшего мониторинга качества воздуха в районе Гольяново.

Награды/достижения

Всероссийская олимпиада школьников по экологии (региональный этап) – призёр.

Мнение автора

«Конференция «Старт в медицину» интересная и полезная»