Современное состояние окружающей среды

Общий обзор вопроса

Изменение качества окружающей среды – это угроза осуществлению биосферой своей самоочистительной функции, создание предпосылок для нарушения гармоничной связи живого организма со средой обитания. Главной особенностью экосистем современных населенных пунктов является то, что в них нарушено экологическое равновесие. Все процессы регулирования потоков веществ и энергии человеку приходится брать на себя.

В начале прошлого века в России был принят кодекс «благоустройства среды обитания». Власти совместно с архитекторами издали несколько указов, регламентирующих строительство промышленных предприятий вблизи домов, или усадеб, как тогда говорили. Такие законы неукоснительно соблюдались при всех изменениях городской планировки и архитектуры. Кстати, еще Петр I начал формировать градостроительный кодекс. В планировку среды обитания входило все: где должны быть жилые дома, где церкви, общественные заведения, фабрики. Планировщики, архитекторы подчинялись великому слову – благоустройство.

В настоящее время благоустройство населенных пунктов отдано в руки местных и муниципальных властей, у которых подчас нет ни средств, ни влияния.

Промышленную зону рабочего посёлка Елань-Коленовский представляет один из самых крупных сахарных заводов России, который естественно оказывает своё влияние на экологию посёлка.

Недостаточна и экологическая культура населения. Именно поэтому города и поселки завалены мусором. Наверное, как и в любом другом населённом пункте, в нашем посёлке существует проблема бытового мусора. Можно назвать еще ряд причин увеличения количества мусора:

• рост производства товаров массового потребления;

• увеличение количества упаковки;

• повышение уровня жизни, позволяющее пригодные к использованию вещи заменять новыми.

Дикие свалки бытового мусора загрязняют окружающую природную среду, создавая эпидемиологическую и токсическую опасность. Они не только уродуют ландшафт, но и представляют угрозу для здоровья человека.

Через территорию посёлка проходят автомобильная и железная дороги. Все виды современного транспорта наносят большой ущерб биосфере, но наиболее опасен для неё автомобильный транспорт. Даже легковому автомобилю для сгорания 1 кг бензина требуется 2,5 кг кислорода. В среднем автомобиль проезжает в год 10 тыс. км и сжигает 10 т бензина, расходуя 35 т кислорода, и выбрасывает в атмосферу 160 т выхлопных газов, в которых обнаружено около 200 различных веществ, в том числе 100 кг оксида углерода, 40 кг оксидов азота, 200 кг углеводородов. Если бензин этилированный, то ещё и 3,5 кг ядовитого свинца. Кроме того, каждый автомобиль, стирая шины, поставляет в атмосферу 5 – 8 кг резиновой пыли ежегодно. Выхлопные газы автомобилей дают основную массу свинца и кадмия, при износе шин в воздух попадает цинк. Эти тяжёлые металлы являются токсичными. Пожилые люди и дети чувствительны даже к низким дозам таких веществ. «Вклад» автомобильного транспорта в загрязнение атмосферы составляет сегодня около 30%. Автотранспорт оказывает губительное воздействие на зеленые насаждения. У хвойных деревьев, растущих вблизи дорог, появляются характерные темные верхушечные некрозы хвои. У сосен уменьшается диаметр ствола, уменьшается крона, ветви истончаются и выглядят сухими. Виновниками этого являются: этилен, действие которого приводит к хлорозу и деформации хвои, оксиды серы и азота, приводящие к верхушечному некрозу хвои.

Посёлок Елань-Коленовский со всех сторон окружён сельхозугодиями, которые при выращивании урожая применяют достаточное количество ядохимикатов, минеральных удобрений. Неправильное, массированное использование в агрономии химических веществ также может привести к необратимым последствиям.

Одним из важных экологических факторов, определяющим условия жизнедеятельности почвенных организмов и высших растений, а также подвижность загрязнителей в почве (в первую очередь металлов) является кислотность почвы. При высокой кислотности угнетаются рост и развитие многих растений, подавляется жизнедеятельность многих организмов. В этом случае нужно делать известкование почвы.

С севера на юг территорию нашего посёлка пересекает одна из красивейших рек Воронежской области – река Елань. Она как бы огибает посёлок коленом, отсюда и название населённого пункта – Елань-Коленовский. Река в своей долгой истории также достаточно страдала от деятельности человека.

Характеристика района исследования

Рабочий поселок Елань-Коленовский расположен на востоке Воронежской области. Он был построен как поселок сахарников. Территория этого населенного пункта делится на микрорайоны.

Центр, в котором располагаются производственные и административные здания сахарного завода, поликлиника, больница, детский сад, профессиональное училище №23, администрация поселка, почтовое отделение связи, сеть аптечных учреждений, ряд торговых точек, дом культуры Кристалл.

Первый поселок – это ряд улиц к юго-западу от центра.

Второй поселок начинается от улицы Свободы, где и расположена наша Елань-Коленовская школа №2 и тянется до Студеновки.

Студеновка, как таковая, относится к территории села Елань-Колено, находящегося восточнее сахарного завода, но так как местные жители работают на сахарном заводе, а их дети обучаются в школе №2, то мы также включили эту местность в район исследования.

Третий поселок находится за линией железной дороги и также представляет несколько улиц.

Четвертый поселок отделен от остальной территории рекой Елань к западу, он граничит с Таловским районом и находится на возвышении.

Микрорайон Краснотал расположен между первым и вторым поселками. Здесь построено несколько многоэтажных домов, в которые в 90-х годах заселялись молодые семьи.

Улица Титова соединяет два крупных населенных пункта: село Елань-Колено и р. п. Елань-Коленовский.

Связь р. п. Елань-Коленовского с районным центром г. Новохоперском и с областным центром г. Воронежем осуществляется по асфальтовой автомагистрали автотранспортом, а также по участку юго-восточной железной дороги.

Благоустройство улиц и скверов оставляет желать лучшего. Когда-то гордостью всех жителей была аллейка от центра до улицы Спортивной. Но ее частично выпилили. Теперь там беспорядочно необузданно растет молодая поросль деревьев.

Название поселку дала река Елань. Она достаточно чистая, но все-таки присутствие сахзавода оказывает свое негативное влияние. Свой «вклад» в загрязнение природных вод вносят и местные сельскохозяйственные предприятия.

Во время работы сахзавода свекла доставляется сюда бесконечной вереницей грузовиков, и воздух наполняется выхлопными газами и запахом выпариваемой свекольной стружки. Но особенно страдают жители улиц, находящихся рядом с отстойниками от тяжелого запаха гниющих остатков жома.

Климат здесь за последние годы заметно изменился. Зимы стали более теплыми и малоснежными, а летом жителей изнуряет нескончаемая сорокоградусная жара и сушь. Недостаточное количество осадков и малоснежные зимы отрицательно сказываются на росте и развитии древесно-кустарниковых растений. Наблюдается гибель лесных массивов в результате пожаров.

Не все благоприятно в поселке и с санитарно-гигиенической точки зрения. Улицы загрязнены бытовым мусором, много несанкционированных свалок.

Все эти причины и побудили нас к проведению исследования состояния окружающей среды в том краю, где мы живем.

Материал и методика

В проекте использовались известные методики, применяемые для школьного экологического мониторинга:

▪ определение степени засоленности почвы (проба на сульфаты, карбонаты);

▪ определение кислотности почвенного раствора и природной воды;

▪ определение степени загрязнения воздуха с помощью биоиндикаторов (хвои сосны);

▪ исследование загрязнения воздуха автомобильным транспортом.

Также мы воспользовались помощью кафедры химии Воронежского пединститута.

Определение степени засоленности почвы

Обнаружение карбонатов в почве

К пробе почвы добавьте несколько капель 10%-й соляной кислоты. Если почва содержит карбонат-ион, то под действием кислоты начинается выделение углекислого газа. Почва как бы «вскипает». Почвы, вскипающие от 10%-й соляной кислоты относят к карбонатным. Интенсивность образования углекислого газа, т. е. интенсивность «вскипания» (бурное, среднее, слабое), дает предварительную количественную оценку содержания карбонат-иона в почве.

Обнаружение сульфатов в почве

К 5 мл почвенной вытяжки прилейте несколько капель концентрированной соляной кислоты и 3 мл раствора хлорида бария. Если почва содержит сульфат-ион, то появляется белый тонкодисперсный, или, как говорят, молочный осадок сульфата бария. О концентрации его в почвенной вытяжке можно судить по степени прозрачности полученной смеси (густой осадок, мутный или почти прозрачный раствор).

Определение кислотности почвенного раствора и природной воды

В пробирку поместите почву (столбик почвы должен быть 2 – 3 см). прилейте дистиллированную воду, объем которой должен быть в три раза больше объема почвы. Закройте пробирку пробкой, тщательно встряхивайте в течение 1 – 2 минут.

Профильтруйте полученную смесь почвы и воды. Возьмите универсальный индикатор, нанесите на него палочкой почвенный раствор. Определите по окраске универсального индикатора рН почвенного раствора.

Определение степени загрязнения воздуха с помощью биоиндикаторов

Выберите несколько молодых сосен и осмотрите их хвою на побегах предыдущего года. Определите класс повреждения и усыхания хвои. Учтите, что более светлый участок на концах хвоинок в оценку не включается.

Класс повреждения хвои Класс усыхания хвои

1 – хвоинки без пятен 1 – нет сухих участков

2 – хвоинки с небольшим числом мелких пятен 2 – усохли кончики хвоинок на 2 – 5 мм

3 – хвоинки с многочисленными черными и желтыми пятнами, мелкими и 3 – хвоинки усохли на треть длины крупными 4 – все хвоинки желтые или более чем наполовину сухие

Исследование загрязнения воздуха автомобильным транспортом

1. Определите участок дороги протяженностью около 100 м.

2. Подсчитайте число единиц автотранспорта, проходящего по участку за 15 минут. Умножив полученное число на 4, вы узнаете их численность за 1 час.

3. Рассчитайте количество топлива, сжигаемое двигателями автомашин, умножив путь на объем израсходованного топлива (для бензиновых двигателей 0,1 л, для дизельных – 0,4 л на 1 км )

4. Рассчитайте по бензину количество образованных вредных веществ на выбранном вами участке дороги. Для этого воспользуйтесь такими данными: при сгорании топлива, необходимого для пробега 1 км, образуется 0,6 л угарного газа, 0,1 л углеводородов, 0,04 л оксида азота (IV).

Результаты исследования степени загрязнения почвы, воды и воздуха обрабатывались и представлены в виде компьютерной презентации, таблиц.

Результаты исследований

Определение степени засоленности почвы

Обнаружение карбонатов в почве

Микрорайон Тип почвы Проба на ПДК карбонатов в почве для карбонаты растительности

Центр поселка супесчаные Нет «вскипания» Допустимо от 0,05 до 0,01% к массе почвы; угнетающе и токсично

– более 0,01% к массе почвы.

Микрорайон «Краснотал» супесчаные Бурная интенсивность

«вскипания»

Второй поселок супесчаные 1. Бурная интенсивность

«вскипания»

2. Практически нет вскипания

Третий поселок Обыкновенный чернозем Бурная интенсивность

«вскипания»

Четвертый поселок глинистые Слабая интенсивность

«вскипания»

Улица Титова супесчаные Слабая интенсивность

«вскипания»

Студеновка Обыкновенный чернозем Слабая интенсивность

«вскипания»

Вывод. Высокое содержание карбонатов наблюдается в почвах микрорайона Краснотал, второго и третьего посёлков. Это может быть обусловлено как природными факторами (песчаные почвы), так и загрязнением почв (это территория, прилегающая к сахарному заводу). Конечно, на таких почвах говорить о высоком урожае не имеет смысла, тем более в условиях засушливого лета, что и наблюдается последние годы.

Обнаружение сульфатов в почве

Микрорайон Тип почвы Проба на ПДК сульфатов в почве для сульфаты растительности

Центр поселка Супесчаные Слабо-мутный раствор Допустимо от 0,1 до 0,3 % к массе почвы; угнетающе и токсично – более 0,3 % к массе почвы.

Микрорайон «Краснотал» Супесчаные Мутный раствор

Второй поселок Супесчаные Слабо-мутный (почти прозрачный) раствор

Третий поселок Обыкновенный чернозем Слабо-мутный раствор

Четвертый поселок Глинистые Слабо-мутный раствор

Улица Титова Супесчаные Слабо-мутный раствор

Студеновка Обыкновенный чернозем Слабо-мутный раствор

Вывод. Содержание сульфатов в почве в пределах нормы и, следовательно, не может быть угнетающим фактором для роста и развития растений.

Определение кислотности почвенного раствора и природной воды

Микрорайон рН почвенного раствора рН воды

Центр поселка 5,5 _

Микрорайон «Краснотал» 6,0 _

Второй поселок 5,5 – 6. 0 5,0

Третий поселок 6,5 7,0

Четвертый поселок 6,0 4,0 – 5,0

Студеновка 6,0 5,5 – 7,5

Улица Титова 5,5 _

Вывод. Водородный показатель, указывающий на кислотность природной воды и почвенного раствора, находится в пределах нормы. Среда раствора слабощелочная вследствие растворения природных солей (например, гидрокарбонатов).

Определение степени загрязнения воздуха с помощью биоиндикаторов

Микрорайон Класс повреждения хвои Класс усыхания хвои

Центр поселка 1 1

Микрорайон «Краснотал»

Второй поселок 1 2

Третий поселок 1 1

Студеновка 1 2

Улица Титова 1 1

Вывод. При осмотре хвои молодых сосен на побегах предыдущего года обнаружено усыхание её кончиков на 2 – 5 мм (в трёх случаях из шести) и повреждение – хвоинки с небольшим числом мелких пятен – в одном случае из шести. Так как хвоинки сосны являются биоиндикаторами, то можно сказать, что воздух в микрорайоне Краснотал имеет небольшую степень загрязнённости.

Определение кислотности дождевой воды

Дата взятия пробы рН воды

27. 05. 08 5,5

28. 05. 08 5,5

16. 06. 08 5,5

20. 06. 08 5,5

25. 06. 08 5,5

23. 08. 08 5,5

25. 08. 08 5,5

10. 09. 08 5,5

Вывод. Кислотность дождевой воды соответствует норме. Среда дождевой воды слегка кислая (рН = 5,5) вследствие растворения в ней углекислого газа воздуха.

Исследование загрязнения воздуха автомобильным транспортом

За 15 мин на 100 м участке дороги у школы в среднем проезжает 22 автомобиля.

За 1 час – 88 автомобилей.

Путь, пройденный данными автомобилями – 8,8 км.

Количество топлива, сжигаемое автомобилями: 0,25 л/км х 8,8 = 2,2 л

Суммарное количество всех газообразных вредных выбросов при сжигании 2. 2 л топлива: для 1 км –1,5 л СО (угарного газа);

0,25 л СXНY (углеводородов);

0,1 л NО2 (оксида азота).

Следовательно, для 8,8 км участка пути –

1,5 х 8,8 = 13,2 л угарного газа;

0,25 х 8,8 = 2,2 л углеводородов; Всего: 16, 28 л

0,1 х 8,8 = 0,88 л оксида азота.

Чёрный осадок сульфида свинца указывает на наличие в спиртовом экстракте придорожных растений ионов свинца (от этилированного бензина).

Вывод. За 1 час на 100 м участке дороги у школы автомобильным транспортом выделяется 16,28 л вредных выбросов. В организм человека свинец поступает через дыхательную и пищеварительную системы и приводит к поражению нервной ткани, нарушению памяти.

Заключение

Полученные результаты локального мониторинга состояния почвы, природной воды и воздуха, наблюдение за количеством выбросов вредных веществ в атмосферу на участке экосистемы посёлка Елань-Коленовского заставляют задуматься о растущих нагрузках на экосистему, которые могут привести к нарушению экологического равновесия в ней.

Участие школьников в решении данной проблемы видится в продолжении ведения мониторинга данного участка экосистемы, в своевременном оповещении заинтересованных служб о результатах исследований и в выступлениях в периодической печати по вопросам ограничения всевозможных выбросов загрязняющих веществ в окружающую среду.