Автотранспорт как источник загрязнения почв

1. Введение

II. Литературный обзор

III. Методика исследования

IV. Результаты исследований.

V.Заключение и выводы.

Автомобильный транспорт — один из крупнейших загрязнителей атмосферного воздуха, его влияние на окружающую среду выражается, в основном, в выбросах в атмосферу загрязняющих веществ с отработавшими газами транспортных двигателей, а также в загрязнении поверхностных водных объектов, образовании твердых отходов и воздействии транспортных шумов.

Вдоль автомобильных дорог в снегу за 4 месяца накапливается большое количество различных веществ, поступающих с выхлопными газами автотранспорта. Вместе с талой водой они всасываются из почвы растениями, которые быстро растут и развиваются за весенне-летний период. Насколько сильно влияние этих веществ на рост и развитие растений данных нет.

В результате выбросов автомобильных двигателей обогащается атмосфера рассеянным свинцом, оседающим на поверхности почвы (в придорожной зоне) в виде мелких твердых частиц или рассеивающихся в воздухе в виде аэрозолей. Растения придорожных районов накапливают свинец в своих органах, усваивая его преимущественно из почвы. Растущие вдоль дорог растения становятся пищей для животных. В результате чего свинец накапливается в организме животных, вызывая обширные патологические изменения в нервной системе, крови. Мы решили экспериментально исследовать, как влияют выхлопные газы на растения, на примере фасоли. А также мы решили проверить наличие ионов свинца и хлора в снеге, почве и в растительном соке на различных участках.

Выбор темы исследования был обусловлен тем, что с каждым годом растет количество автотранспорта, что приводит к увеличению выбросов тяжелых металлов, в частности свинца. Эта проблема наиболее актуальна для всей страны, в том числе и нашей области. В земной поре, почве, в растениях встречаются «тяжелые» металлы, в том числе и свинец. В результате деятельности человека уже на протяжении многих десятков и сотен лет происходит поступления тяжелых металлов в биосферу, что привело к значительному увеличению содержания этих элементов в окружающей среде. Загрязнение почвы и растений тяжелыми металлами представляет серьезную угрозу для здоровья людей.

Гипотеза: автомобильный транспорт негативно влияет на почвенно-растительный.

Объект исследования: состояние почвенно-растительного покрова в зависимости от интенсивности движения автотранспорта.

Предмет исследования: влияние различных ионов на рост и развитие растений.

Цель работы – определение влияние автотранспорта на окружающую среду, в частности на почвенно-растительный покров, выявить содержание ионов хлора, свинца в снеге, почве и растениях.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Подобрать методики исследования и определить этапы работы.
2. Определить наличие свинца, и хлора в пробах снега, почвы и растительном соке собранного в лесу и вдоль дорожной магистрали.
3. Проследить рост и развитие растения фасоли, при поливе талой водой, взятой у дороги и в лесу.

II. Литературный обзор

2.1.Влияние автотранспорта на окружающую среду.

Ю.В Новиков в книге «Экология, окружающая среда и человек» (1998) отмечает, что интенсивный рост моторных транспортных средств вызвал значительное загрязнение атмосферного воздуха выхлопными газами. Все это пагубно влияет как на растительный, так и на животный мир. 30% заболеваний горожан связаны с загрязненностью воздуха выхлопными газами.

В.А. Вронский описывает пагубное влияние выхлопных газов на зеленые насаждения. У растений, произрастающих вдоль дорог, происходит побледнение окраски листьев, отмирание ограниченных участков ткани листа (точечные, пятнистые, краевые, верхушечные некрозы) Отмечается низкорослость и изрежение кроны (особенно у хвойных пород), гибель растений. (Антропогенное загрязнение атмосферы и растения // Биология в школе. — 1992 — №3-4, — С 7-11).

Л.С. Белоконь в своей публикации обращает внимание на то, что в результате выбросов автомобильных двигателей обогащается атмосфера рассеянным свинцом, оседающим на поверхности почвы (в придорожной зоне) в виде мелких твердых частиц или рассеивающихся в воздухе в виде аэрозолей. Растения придорожных районов накапливают свинец в своих органах, усваивая его преимущественно из почвы. Растущие вдоль дорог растения становятся пищей для животных. В результате чего свинец накапливается в организме животных, вызывая обширные патологические изменения в нервной системе, крови, сосудах (Тяжелые металлы и здоровье человека // г. Биология в школе. — 1998 — № 46. — С. 4-5.).

Во многих крупных городах на долю автотранспорта приходится 70 и более процентов от общего количества выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Являясь крупнейшим потребителем природного топлива, автотранспорт существенно влияет на увеличение концентрации в атмосфере углекислого газа и, тем самым, на процесс глобального потепления климата в мире (Аксёнов И.Я., 1986).

Загрязняющие выбросы в атмосферу от автомобилей по объему более чем на порядок превосходят выбросы от железнодорожных транспортных средств. Несоответствие транспортных средств экологическим требованиям, продолжающееся увеличение транспортных потоков, неудовлетворительное состояние автомобильных дорог — все это приводит к постоянному ухудшению экологической обстановки.

Количество вредных веществ, поступающих в атмосферу, в составе отработавших газов, зависит от общего технического состояния автомобилей и особенно от двигателя – источника наибольшего загрязнения. Так, при нарушении регулировки карбюратора выбросы СО увеличиваются в 4 – 5 раз.

Применение этилированного бензина, имеющего в своем составе соединения свинца, вызывает загрязнение атмосферного воздуха весьма токсичными соединениями свинца. Около 70% свинца, добавленного к бензину с этиловой жидкостью, попадает в атмосферу с отработавшими газами, из них 30% оседает на земле сразу, а 40% остается в атмосфере. Один грузовой автомобиль средней грузоподъемности выделяет 2,5 – 3 кг свинца в год.

Загрязнение воздуха приводит к развитию широкого спектра заболеваний: бронхиты, пневмонии, бронхиальная астма, сердечная недостаточность, инсульты, язвы желудка и увеличению смертности людей с ослабленным иммунитетом. Особенно трудно приходится детям: бронхиты, бронхиальная астма, кашель, у новорожденных нарушение генных структур организма и неизлечимые болезни, в итоге увеличение детской смертности на 10% в год.

У здоровых людей организм справляется с отравленным воздухом, но на это уходит так много физиологических сил, что в результате все эти люди теряют работоспособность, производительность труда падает.

Для уменьшения скольжения при езде автомобилей зимой улицы посыпают солью, создавая при этом невероятную грязь и лужи. Эта грязь и сырость переносится в троллейбусы и автобусы, в метро и переходы, подъезды и квартиры, обувь от этого портится. Засоление почвы и рек убивает все живое: растительность, обитателей водоёмов.

В России на строительство 1 км автомобильных дорог приходится изымать из пользования от 2 до 7 га. При этом не только изымаются сельскохозяйственные, лесные и другие земли, но и происходит расчленение территории на отдельные замкнутые участки, что нарушает обитания популяций диких животных.

Около 2млрд. тонн нефти потребляет автомобильный и дизельный транспорт: автомобили, трактора, суда, комбайны танки, самолеты.

Если не изменить расход нефти, то через 40 лет не останется ни капли.

3.1.Определение наличия свинца и хлора в пробах

Для проведения первого этапа исследования использовался снег, почва и сок произрастающих там растений собранный вдоль автомобильной дороги ул. Транспортная (Участок №1), на расстоянии 20 м (Участок №2) от дороги и в лесу вблизи ст. Карлык около 500м от ближайшей автодороги (Участок №3) Пробы исследовал на наличие свинца по стандартной методике № 1 (Павлова Е.Е., Авдеева С.П., Липецкий Г.В. Методический вестник.- г. Новый Уренгой, 2003. – С. 45-46).

Определение наличия свинца и хлора в пробах

1. Берутся образцы снега, растений и почвы в исследуемых районах (вдоль дорог, в лесу и др.).
2. Пробы поместить в разные пробирки. Объем разных проб должен быть одинаков.
3. Добавить во все пробы строго одинаковое количество спирта и воды. Затем некоторое время полученный раствор упаривать.
4. Добавить к раствору КJ (йодид калия).

В результате в растворе выпадет черный осадок, что будет свидетельствовать о наличии свинца.

II. Наличие ионов хлора определяем при помощи нитрата серебра

III. РН определяем при помощи универсальной индикаторной бумаги, фенолфталеина.

3.2Влияние обнаруженных ионов на рост и развитие растений

Для проведения второго этапа исследования было выбрано растение – фасоль, т.к. она наиболее доступна для выращивания в комнатных условиях и быстро растет. Было определено четыре группы растений – 1 контрольная группа и 3 опытные.

Семена растений были замочены в соответствующей для каждой группы воде. После прорастания, семена пересадили в почву. Наблюдение за ростом растений длилось 10 дней. Изменения фиксировались каждый день.

3.3Влияние автотранспорта на растения в природе

В сентябре были собраны растения (горчак ястребинковый) растущий вдоль дороги, на расстоянии 20м от дороги и в лесу, получили из него сок, добавили в него спирт и проверили на наличие ионов свинца и хлора.

3.4Влияние автотранспорта на загрязнение почвы

На тех же участках были взяты образцы почвы, залили их на три дня водой, затем профильтровали, полученный фильтрат проверили на наличие ионов свинца и хлора.

I V. Результаты исследований

Взятые пробы снега мы растопили. Для исследования использовали одинаковый объем талой воды – 0,5 мл.

1.Отфильтровали осадок, максимальное количество твердого осадка выявлено в пробе №1 (у обочины дороги), рассмотрели его под микроскопом. Во всех пробах присутствовал песок, мелкие частички пыли.

2.Провели тест на кислотно-щелочную среду с помощью индикаторов: универсальной лакмусовой бумаги, растворов метилоранжа и фенолфталеина (спиртового).

Результат: в пробах №1,2,3,4 среда нейтральная.

3.Затем мы исследовали взятые пробы с помощью реактива — нитрата

серебра (AgNO 3 ) на присутствие ионов хлора

Результат: в пробах №1 и 2 обнаружены ионы хлора Ag + + CI — = AgCI ( осадок белого цвета).

4. Исследовали пробы снега на содержание ионов свинца. На участках 1 и 2 обнаружены ионы свинца

Для проведения второго этапа исследования было выбрано растение – фасоль, т.к. она наиболее доступна для выращивания в комнатных условиях и быстро растет. Было определено четыре группы растений – 1 контрольная и 3 опытные.

Семена растений были замочены в соответствующей для каждой группы воде. После прорастания, семена пересадили в почву. Наблюдение за ростом растений длилось 10 дней. Изменения фиксировались каждый день.

Для этого мы взяли семена фасоли одного урожая и сорта, поместили по 10 семян в лабораторные стаканы и налили на дно каждой из них талую воду (предварительно пронумеровав ).

№1 – вдоль дороги,

№2 – 20 метров от дороги,

№4 – контрольная (дистиллированная вода)

Весь опыт занял десять дней.

Первый день наблюдения за семенами: результатов нет.

Второй день: проклюнулись все семена в 1, 2 и 4 пробах, в 3 проклюнулось половина семян. Нужно отметить, что все семена из пробы №1(вдоль дороги) имели длинные корешки.

На четвертый день опыта — появились первые листочки. Проростки из пробы №1 были самыми сильными и зелеными.

Пятый день – медленный рост стеблей наблюдали в пробе №2 ,наиболее интенсивный рост в пробе № 1.

Восьмой день – во всех пробах у большинства появился третий лист.

На 10 день ( окончание опыта) Растения из пробы № 3и 4 -самые развитые, хотя взошли позже всех и дольше развивались.

Проростки из пробы №1 раньше и лучше других развивались, но в последующие дни после окончания опыта 4 из них погибли. В пробе №2, к моменту завершения наблюдения, было небольшое отставание в росте стеблей от остальных, также 4 проростка погибли

В сентябре собрали растение горчак ястребинковый на тех же участках, где брали пробы снега и взяли пробы почвы. Выбрали это растение по той причине, что этот вид произрастал на всех трех участках. Из растений выжали сок и сделали спиртовой настой. Почву поместили в воду на три дня, затем профильтровали, и исследовали все образцы на наличие ионов свинца и хлора. В пробах растений и почвы, взятых вдоль дороги присутствуют ионы свинца и хлора. На участке №2 (20м) от дороги также были обнаружены эти ионы. А на участке №3 (в лесу) ионов свинца не обнаружено, но ионы хлора есть как в почве, так и в растительном соке.

Следующий наш опыт состоял в том, чтобы определить как же соли свинца (тяжелого металла) влияют на зеленые растения. Для этого потребовалось смоделировать экологическую ситуацию (моделирование экологических ситуаций состоит в моделировании стрессовой ситуации от воздействия химических факторов на зеленые растения). В качестве зеленого растения мы избрали проростки фасоли.

Для того, чтобы их получить мы взяли несколько семян фасоли (одного года), посадили их в грунт, ухаживали рассадой (поливали и поддерживали постоянную температуру). Через три дня появились всходы, а через неделю у них появились настоящие листья.

Наша моделирования экологическая ситуация. Наблюдение за реакцией растений на соли свинца (тяжелого металла). Для её проведения нам потребовалось:

• Несколько проростков зеленых растений с отмытой от почвы корневой системой;
• Пробирки с 5 мл раствора ацетата свинца Pb(CH 3 COO) 2 в каждой.

Мы поместили проростки растений в пробирки с раствором соли свинца. Наблюдая за реакцией растений в данном эксперименте, проводили осмотры каждые три часа. Поскольку для эксперимента экстремально высокие концентрации химикатов, наблюдаемая реакция может отличаться от специфической, характерной для естественных ситуаций.

3.5 Проведение социального опроса «Автомобиль в жизни человека»

Цель работы: выяснить мнение владельцев автомобилей о влиянии автомобильного транспорта на окружающую среду.

Метод исследования: анкетирование владельцев автомобилей.

В результате проведения анкетирования с владельцами автомобилей было опрошено 30 человек. Вопросы анкетирования см. приложение 4

Важным критерием при покупке автомобиля является потребность семьи. После приобретения автомобиля владельцы берегут свою машину и стараются ездить на умеренной скорости, регулярно проводят профилактику, держат в исправности масляные и воздушные фильтры. Но многие «гоняют» двигатель на холостом режиме и моют в летнее время машину в реке или пруду. Хотя почти все опрошенные владельцы автомобилей знают, что автомобильный транспорт – основной источник загрязнения воздуха и им приходилось испытывать недомогание из-за высокого уровня загазованности воздуха в городе, за уровнем СО в автомобильных выхлопах их заставляет следить вероятность не пройти техосмотр или вероятность быть оштрафованными ГБДД.

V.Заключение и выводы

Мы столь радикально изменили нашу среду,

что теперь для того, чтобы существовать

в этой среде, мы должны изменить себя.

Понятно, что количество автотранспорта в городе и по стране, и в мире будет увеличиваться, ведь автомобиль – это не роскошь, а лишь средство передвижения. Но если человек не будет задумываться об ответственности за окружающую среду, то может наступить экологический кризис. И, может быть, чистый воздух будет продаваться так же, как и артезианская вода.

1.Данные исследовательской работы показали, что наибольшее количество свинца, которое содержится снежном покрове, находится в непосредственной близости у дороги. Чем дальше мы удаляемся от дороги, тем меньше становилось количество свинца в снежном покрове.

2. Источником хлоридов могут быть противогололедные реагенты. Ионы хлора повышают засоление почв, что сказывается на росте и развитии растений. Но в тоже время небольшое количество хлора необходимо все живым организмам, поэтому ионы хлора были обнаружены во всех пробах растительного сока.

3. Наибольший интерес в нашей работе представляло моделирование экологической ситуации, в ходе которой выяснилось, что при высокой концентрации свинца и хлора растения очень быстро реагируют на эти соли и у них отмирают основные части (корневая система), увядают листья, и растения быстро погибают.

4. Содержание ионов свинца в растительном соке подтверждает наше предположение о том, что растения поглощают из почвы и накапливают в себе эти ионы.

Опираясь на результаты и проанализировав выводы, мы считаем, что для уменьшения количества пыли и других вредных веществ выхлопных газов автомобилей необходимо больше сажать деревьев, кустарников вдоль автотрасс, разбивать зеленые газоны.

На деревьях и кустарниках оседает до 72% взвешенных в воздухе частиц пыли. Из источников мы узнали, что по санитарным нормам на одного человека должно приходиться 350 м лесов (50 м непосредственно в городе, остальные в зеленой зоне). Деревья концентрируют свинец и очищают воздух. Одно дерево в течение вегетационного периода обезвреживает соединения свинца, содержащиеся в 135 литрах бензина. Хорошим поглотителем свинца по обочинам дорог являются желтая акация, липа, береза. Экологически полезен тополь, а ель считается лучшим стражем тишины, и ее сажают для снижения уровня шума.

Для зеленых газонов лучшими травами являются овсяница красная, мятлик луговой, райграс многолетний. Одуванчик концентрирует тяжелые металлы и очищает от них почву.

Для снижения свинца в воздухе необходимо перевести автомобили на дизельное топливо и заменить этилированный бензин на другие, более экологичные виды топлива.

Так как оксид углерода в больших количествах концентрируется в отработанных газах неисправных двигателей, необходимо Госинспекции по охране атмосферного воздуха совместно с другими контролирующими службами усилить контроль за выбросами автотранспорта.

1.С.В. Алекссев, Н.В.Груздева, Э.В.Гущина « Экологический практикум школьника». Изд. « Учебная литература» 2005г.

2 . Т.Я.Ашихмина « Школьный экологический мониторинг» Москва « Рандеву – АМ» 2000г

3.Бранзенбург Т. Автомобили .- М.: «Планета детства», «Издательство Астрель», АСТ 2002 (Что, где, когда)

4. Е. В. Брызгалина, Ю. М. Дедков, В. И. Зубов, А. А. Иноземцев, И. А. Кулакова, Н. П. Матвеев « Экология Подмосковья». Москва «Современные тетради» 2002г.

5.С.Е. Мансурова, Г.Н. Кокуева « Школьный практикум. Следим за окружающей средой нашего города». Изд. « Владос» 2001 г.

6 А.А. Мухутдинов, Н.И. Борознов, Б.Г. Петров. «Основы и менеджмент промышленной экологии»: учебное пособие Казань «Магариф» 1998 год.

Б. Небел «Наука об окружающей среде»: Издательство Москва «Мир» 1993г

7. Л.А. Цветков « Органическая химия» учебное пособие.

Источник