«Качество атмосферного воздуха»

Цель: разработать план действий по минимизации загрязнения атмосферного воздуха в микрорайоне ГУО «Средняя школа №18 г. Витебска имени В.С. Сметанина»

Дата выполнения: сентябрь 2022 - май 2023 года

Участники: 9-11 классы

Количество участников: 10 человек

Список учащихся: Тюлюкова Виктория, Прусов Илья, Мироненко Никита, Мироненко Кирилл, Кравец Татьяна, Бородавкина Полина, Курмель Артем, Моисеева Виктория, Бодров Кирилл, Сорокина Карина

Ответственный: Салманова Ольга Валерьевна

План мероприятий по минимизации загрязнения атмосферного воздуха в микрорайоне государственного учреждения образования «Средняя школа № 18 г. Витебска имени В.С. Сметанина»

Цель: Оценить уровень загрязнения приземного слоя атмосферы выбросами автотранспортных средств (по концентрации углерода) в микрорайоне учреждения образования.

Дата выполнения: сентябрь-октябрь 2022 года

Участники: 9-11 классы

Количество участников: 8 человек

Список учащихся: Цикунов Никита, Божкова Ангелина, Харкевич Елена, Ляхнович Александр, Мозго Владислав, Довнар Даниил, Филонова Ольга, Вахильчук Ксения.

Ответственный: Салманова Ольга Валерьевна

Выполнение задания:

Известно, что автотранспорт выбрасывает в воздушную среду более 200 компонентов, среди которых угарный газ, углекислый газ, окислы азота и серы, альдегиды, свинец, кадмий и канцерогенная группа углеводородов. При этом наибольшее количество токсичных веществ выбрасывается автотранспортом в воздух на малом ходу, на перекрестках, остановках перед светофорами. Так, на нормальной скорости бензиновый двигатель выбрасывает в атмосферу 0,05 % углеводородов (от общего выброса), а на малом ходу - 0,98 %, окиси углерода соответственно - 5,1 % и 13,8 %. Подсчитано, что среднегодовой пробег каждого автомобиля 15 тыс. км. В среднем за это время он обедняет атмосферу на 4350 кг кислорода и «обогащает» ее на 3250 кг углекислого газа, 530 кг окиси углерода, 93 кг углеводородов и 7 кг окислов азота.  Основным загрязняющим атмосферу веществом является оксид углерода (II) (доля в общей массе составляет около 60%). Увеличение его концентрации в воздухе отрицательно влияет на здоровье человека, а содержание более 4% - причиной смерти.

1. Методика определения уровня загрязнения приземного слоя атмосферы  

За объект исследования были взяты модельные участки улиц, расположенных возле территории школы: ул.Ломоносова, ул М.Горького, ул Академика Павлова.

   2.Методика оценки уровня загрязнения воздуха оксидом углерода  (II) по показателю интенсивности движения автотранспорта

Оценку загруженности улиц автотранспортом определяют по интенсивности движения. Интенсивность движения автотранспорта устанавливают методом подсчета автомобилей разных типов за 20 минут. Исходя из предварительно полученных данных, рассчитываем состав автотранспорта в долях единицы.  После этого вычисляем концентрацию СО по формуле:

K_СО = (0,5+0,01 ^. N ^.Km) ^.Ka ^.Ky ^.Kc ^.Kb ^.Kn , где 0,5– фоновое загрязнение атмосферного воздуха нетранспортного происхождения, мг / м³;

 N – суммарная интенсивность движения автомобилей на городской дороге, авто / час;

Km – коэффициент токсичности автомобилей по выбросам в атмосферный воздух оксидов углерода;

Ka – коэффициент, учитывающий аэрацию местности;

Ky – коэффициент, учитывающий загрязнения атмосферного воздуха оксидом углерода в зависимости от величины продольного наклона;

Kc - коэффициент, учитывающий изменения окисида углерода в зависимости от скорости ветра;

Kb – то же ,в зависимости от влажности воздуха;

Kn – коэффициент увеличения загрязнения атмосферного воздуха оксидом углерода в зависимости от типа перекрёстка;

        Коэффициент токсичности автомобилей рассчитываем по формуле:

Km =Σ Pi ^.Kmi , где Pi – состав автотранспорта в долях единицы, Kmi - табличное значение.                                                     

Сравниваем полученную концентрацию СО с ПДК угарного газа для воздуха.

    3.Результаты исследования

3.1 Улица Ломоносова 

Улица в микрорайоне «5-й Коммунальный», в юго-западной части Витебска в Первомайском районе. Застройка улицы Ломоносова преимущественно одноэтажными домами. Протяжённость от железнодорожных путей до улицы Академика Павлова составляет 500 м. Пересекается с улицей 43-й Армии. Общественный транспорт отсутствует. Дорога с двусторонним  однополосным движением. Ширина дороги менее 9 метров. За час количество подвижного автотранспорта 115 единиц. Исследование проводилось на улице с односторонней  многоэтажной застройкой. Перекрёсток нерегулируемый со снижением скорости. Продольный наклон 2 м. Метеорологические показатели: скорость ветра 2 м / с, влажность 93 %, давление – 764 мм.рт.ст.

Определяем коэффициент токсичности втомобилей:                                                      

Кm = 0,83*1+0,04*2,3+0,09*0,2+0,04*3,7 = 1,088

Определяем уровень загрязнения атмосферного воздуха оксидом углерода (II)

Ксо  = (0,5 + 0,01*115*1,088) * 0,4 * 1,06 * 2,00 *1,30*1,9 = 3,7

 Концентрация угарного газа у дороги составляет 3,7 мг / м³. Степень загрязненности атмосферного воздуха оксидом углерода (II)   не превышает максимальный порог ПДК.

3.2 Улица М.Горького

Главная магистраль района Марковщина, и одна из самых длинных улиц Витебска. Расположена в юго-западной части города, в Первомайском районе. Начинается от улицы Гороховаяи заканчивается на юго-западной окраине города, в районе речного порта. Улица имеет протяженность около 6 километров.

За час количество подвижного автотранспорта 264 единиц. Исследование проводилось на улице с двусторонней  многоэтажной застройкой. Дорога с двусторонним  однополосным движением. Перекрёсток нерегулируемый с обязательной остановкой. Продольный наклон 0 м. Метеорологические показатели: скорость ветра 4 м / с, влажность 85 %, давление – 759 мм.рт.ст.

Определяем коэффициент токсичности автомобилей:                                                      

Кm = 0,88*1+0,02*2,3+0,06*0,2+0,01*3,7 = 0,975

Определяем уровень загрязнения атмосферного воздуха карбон (II) оксидом:

Ксо  = (0,5 + 0,01*264*0,975) * 0,4 * 1,00 * 1,20 *1,15*3,0 = 5,09

 Концентрация угарного газа у дороги составляет 5,09 мг / м³. Степень загрязненности атмосферного воздуха оксидом углерода (II)  не превышает максимальный порог ПДК.

3.3 Улица Академика Павлова

Протяжённость улицы составляет около 1000 м. На своём протяжении улица пересекается с улицами Горбачевского, Ломоносова и железнодорожным путепроводом на линии Витебск—Смоленск.

По улице проходят трамвайные маршруты № 2, 6, 7, автобусные маршруты №16, 40, 45. Улица с интенсивным движением автотранспорта. За час количество подвижного автотранспорта 530 единиц. Дорога с двусторонним  двухполосным движением. Продольный наклон 0 м. Метеорологические показатели: скорость ветра 3 м / с, влажность 74%, давление – 755 мм.рт.ст.

Определяем коэффициент токсичности автомобилей:                                                      

Кm = 0,86*1+0,05*2,3+0,05*0,2+0,04*3,7 = 1,223

Определяем уровень загрязнения атмосферного воздуха карбон (II) оксидом:

Ксо  = (0,5 + 0,01*530*1,223) * 1 *1,00 * 1,50 *1,00*2,0  = 21

Итак, концентрация угарного газа у дороги составляет 21 мг / м³. По ПДК СО в населённых местах не должна превышать 3 мг / м3, максимальный порог 6 мг / м3. Поэтому оценивая степень загрязненности атмосферного воздуха оксидом углерода (II) можно сделать вывод, что наш показатель превышает норму в 7 раз.

Цель: определить степень загрязнения воздуха посредством изучения снежного покрова и атмосферных осадков в микрорайоне учреждения образования.

Дата выполнения: 13-20 декабря 2022 года

Участники: 9-11 классы

Количество участников: 10 человек

Список учащихся: Тюлюкова Виктория, Прусов Илья, Мироненко Никита, Мироненко Кирилл, Кравец Татьяна, Бородавкина Полина, Курмель Артем, Моисеева Виктория, Бодров Кирилл, Сорокина Карина

Ответственный: Салманова Ольга Валерьевна

Выполнение задания:

1.1. Методика изучение снежного покрова.

  Выбираем пробную площадку размером 1x1 м. Внимательно рассматриваем внешний вид снега (цвет, вид, влажность, твердость). Вид и цвет устанавливаем визуально. Градации снега: белый, беловато-серый, серый, голубовато-серый.

  Категории вида: свежевыпавший, ледяная корка, мелкозернистый, крупнозернистый.

  По влажности снег подразделяется на сухой (образует непрочные комья, ссыпается с лопаты, большей частью рыхлый и рассыпчатый) и влажный (очень липкий, хорошо лепится в снежок, может образовывать крупные шары и глыбы).

  Под твердостью снега понимают его сопротивление вдавливанию: очень мягкий (проникает четыре пальца), мягкий (проникает один палец), твердый (проникает карандаш), очень твердый (проникает линейка или лезвие ножа).

1.2. Методика определения физических свойств талого снега.

    Для определения прозрачности проб талой воды в стеклянный цилиндр наливаем определенное количество воды. Можно сравнить каждую пробу с контрольным образцом – дистиллированной водой. Вода может быть прозрачной, слабо мутной, сильно мутной. Перед замером воду необходимо взболтать.

1.3. Методика определения химических  свойств талого снега.

  Для определения реакции водной среды талого снега необходим универсальный индикатор, полоску которого необходимо смочить в пробе и сравнить цвет со шкалой pH. Снег может иметь как кислую, так и щелочную реакцию, в зависимости от преобладания тех или иных загрязняющих веществ. Если в снег попадают основания различных кислот, он приобретает кислотную реакцию. Присутствие соединений металлов, ароматических углеводородов защелачивает снег.

Для обнаружения органических веществ в одну пробирку наливают 5 мл дистиллированной воды, в другую – исследуемую воду. В каждую пробирку прибавляют по капле 5% перманганата калия КМnО₄. В пробирке с дистиллированной водой окраска сохранится. Исчезновение окраски в исследуемой воде указывает на присутствие в ней органических веществ (иногда неорганических восстановителей).

Для  определение ионов хлора Cl^- (качественное) к 5 мл талого снега добавить 3 капли 10% раствора нитрата серебра AgNO₃, подкисленного азотной кислотой HNO₃. Образуется осадок или муть:

• слабая муть – 1-10 мг/л,
• сильная муть – 10-50 мг/л,
• хлопья – 50-100 мг/л,
• белый творожистый осадок > 100 мг/л.

Для  определение сульфат ионов SO₄^2- (качественное) к 5 мл талого снега добавить 4 капли 10% раствора соляной кислоты HCl и 4 капли 5% раствора хлорида бария BaCl₂. Образуется осадок или муть:

• слабая муть – 1-10 мг/л,
• сильная муть – 10-50 мг/л,
• хлопья – 50-100 мг/л,
• белый творожистый осадок > 100 мг/л.

 Результаты химического анализа проб талого снега

1.4. Изучение снежного покрова

Для отбора проб мы выбрали 3 точки:

1. Дорога ведущая к школе от проезжей части

2. Дорога перед школой

3. На территории пришкольного участка

Результаты определения физических свойств талого снега

После проведения всех работ и обсуждения полученных результатов были сделаны следующие выводы:

1. Самым чистым участком является территория пришкольного участка, так как в зимний период здесь нет воздействия человека, а так же место находится на расстоянии от дороги и выбросы сюда не доходят;
2. Самым грязным является участок дороги от проезжей части до школы, так как все загрязняющие вещества попадая в воздух постепенно оседают на поверхности снега, превращая его тем самым в смесь ядовитых веществ;
3. Анализ снега показал, что в воздухе содержится очень большое количество различных вредных веществ, которыми учащиеся дышат по дороге в школу и домой, это может привести к неблагоприятным последствиям и проблемам с здоровьем;
4. Загрязнение атмосферного воздуха в данной местности имеет антропогенный характер, большей частью это выхлопные газы автомобилей, со всеми ядовитыми веществами.