НАУЧНО – ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ Влияние загрязнения атмосферного воздуха на площадь листовых пластинок березы обыкновенной

Научно – практическая конференция

Влияние загрязнения атмосферного воздуха на площадь листовых пластинок березы обыкновенной

Выполнила: ученица 7 «А» класса

МБОУ «СОШ № 9» г. Чебоксары

Петрова Ксени.

Руководители: учитель биологии

Иванова И. В.

Содержание

Введение .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .   3

1. Актуальность работы  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .4

2.Цель и задачи.

3.Методы исследования.

4.Основная часть

1.4. Источники загрязнения атмосферного воздуха.  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .   .  4

2.4. Влияние загрязнения атмосферы на Землю.  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . . 5

3.4. Меры охраны атмосферного воздуха.  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  6

5. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  9

1.5. Определение площади листьев у древесных растений в загрязненной и чистой зонах.  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .   . 9

            2.5 Вывод .  .  .  .  .    .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 12

6.Литература.  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .                         13

Введение

            В наше время во всем мире атмосферный воздух загрязняется вредными веществами. К сожалению, человек сам создает себе то, что его убивает .Интенсивное загрязнение воздуха началось в 19 веке в связи с бурным развитием промышленности, которая стала использовать каменный уголь как основной вид топлива. Немалый вред приносят и выхлопные газы автомобилей.

Но все это проблемы городов, а не сел и деревень. И если сравнивать городской воздух с воздухом, например, сел и деревень, то можно задаться вопросом: действительно ли различается по чистоте своей воздух в городе и в сельской местности. Как раз эта проблема и будет рассмотрена в работе.

Цель исследования: проследить изменчивость площади листьев березы обыкновенной в загрязненной и чистой зонах, как показателя чистоты атмосферного воздуха над данной территорией.

Задачи:

1)      изучить литературу по данному вопросу;

2)      изучить методику проведения практической части работы;

3)      произвести сбор листьев березы обыкновенной в загрязненной и чистой зонах;

4)      произвести измерение площади листьев.

Объект исследования: листья березы обыкновенной.

Предмет исследования: изменение площади листьев древесного растения.

Методы: анализ литературы, сбор растительного материала, математические расчеты, сравнение, построение графика.

Материалы: писчая бумага, линейка, листья березы обыкновенной.

Время проведения исследования: 1 неделя.

Актуальность данной работы подтверждается тем, что состояние атмосферного воздуха всегда будет важным аспектом нормальной жизнедеятельности растений, животных и человека. А периодическое проведение таких исследований поможет проследить тенденцию по изменению содержания вредных веществ в воздухе.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

            Атмосферный воздух является важной жизнеобеспечивающей природной средой и представляет собой смесь газов и аэрозолей приземного слоя атмосферы, сложившуюся в ходе эволюции Земли, деятельности человека и находящуюся за пределами жилых, производственных и иных помещений. В последние десятилетия атмосфера интенсивно загрязняется путем привнесения в него или образования в нем загрязняющих веществ в концентрациях, превышающих нормативы качества или уровень естественного содержания. Таким образом, под загрязнением атмосферы понимается привнесение в атмосферу веществ в виде газа, пара или пыли в степени, оказывающей вредное воздействие на организмы, неживую природу или технические устройства. Это одно из наиболее опасных последствий НТР и использования человеком ископаемого топлива.

1.1. Источники загрязнения атмосферного воздуха

            Источниками загрязнения атмосферы могут служить человеческая деятельность (антропогенный источник) и различные природные явления (естественный источник).

            По характеру загрязнителя загрязнение атмосферы бывает трёх видов:

1.      физическое – механическое (пыль, твердые частицы), радиоактивное (радиоактивное излучение и изотопы), электромагнитное(различные виды электромагнитных волн, в том числе радиоволны), шумовое (различные громкие звуки и низкочастотные колебания) и тепловое загрязнение (например, выбросы тёплого воздуха и т. п.);

2.      химическое – загрязнение газообразными веществами и аэрозолями. На сегодняшний день основные химические загрязнители атмосферного воздух а это: оксид углерода (IV), оксиды азота, диоксид серы, углеводороды, альдегиды, тяжёлые металлы (Pb, Cu, Zn, Cd, Cr), аммиак, пыль и радиоактивные изотопы;

3.      биологическое – в основном загрязнение микробной природы. Например, загрязнение воздуха вегетативными формами и спорами бактерий и грибов, вирусами, а также их токсинами и продуктами жизнедеятельности.

            Естественный источник – это вулканы, пыльные бури, выветривание, лесные пожары, процессы разложения растений и животных.

            К основным антропогенным источникам загрязнения атмосферы относятся предприятия топливно-энергетического комплекса, транспорт, различные машиностроительные предприятия. Одним  словом промышленная революция привела к усилению загрязнения воздуха. Развивалась химическая промышленность, в связи с чем стали выбрасываться в атмосферу неизвестные вещества. В 19 веке – начале 20 века черные облака дыма окутали многие города Европы и Соединенных Штатов. Лидер промышленной революции, Великобритании, занял первое место по загрязнению воздуха. В 1661г. Джон Эвелин представил доклад под названием "Заражение дымом, или распространение дыма в воздухе над Лондоном". На 300 лет вперед Эвелин, помимо прочих зол, предвидел сокращение средней продолжительности жизни за счет загрязнения воздуха дымом. Он предложил окружить Лондон поясом зеленых насаждений и вынести за черту города все промышленные предприятия, работающие на угле. Но, как и многие другие предвидения, предложения Эвелина не были приняты во внимание, и только гораздо позднее безотлагательная необходимость и тяжелые события открыли глаза на горькую правду.

            До половины 20 века синонимом загрязнения воздуха был дым и содержащие серу соединения. В 1943г. жители Лос-Анджелеса стали жаловаться на периодическое появление в воздухе раздражающей светло-голубой дымки; вызванные из восточных городов эксперты по загрязнению воздуха установили, что это вызвано присутствием сернистого газа.

            В Нью-Йорке на каждую квадратную милю ежемесячно выпадает 80 т сажи, а в центре города автомобили каждый день выбрасывают 3500т различных загрязнителей.

            Существенной составляющей загрязнения воздушной среды городов, особенно крупных, являются выхлопные газы автотранспорта, которые в ряде столиц мира, административных центрах России и стран СНГ, городах-курортах составляет 60–80 % от общих выбросов. 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 (бензопирен и бензоантроцен). При этом наибольшее количество токсичных веществ выбрасывается автотранспортом в воздух на малом ходу, на перекрестках, остановках перед светофорами. Так, на небольшой 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.

1.2. Влияние загрязнения атмосферы на Землю

            В результате загрязнения атмосферы продуктами сгорания ископаемых видов топлива в атмосферу ежегодно поступает около 20 млрд. тонн углекислого газа, который относится к парниковым газам. Накопление парниковых газов препятствует нормальному теплообмену между Землей и космосом, сдерживает тепло, накапливаемое в результате хозяйственной деятельности и природных процессов.

Дальнейшее накопление углекислого газа в верхних слоях атмосферы приведет к таянию ледников и подъему уровня Мирового океана. Смещение климатических зон вызовет катастрофические наводнения, засухи и пыльные бури Ухудшится здоровье населения, расширится ареал паразитов, переносчиков опасных инфекций.

Другое глобальное последствие загрязнения атмосферы, с которым человечество уже столкнулось – разрушение озонового слоя. Стратосферный озон ,который поглощает жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца, разрушается из-за промышленных выбросов, содержащий хлор и бром, а также из-за фреонов, широко применяющихся в различных отраслях промышленности и быту.

Говоря об экологических последствиях загрязнения атмосферного воздуха, следует упомянуть и такое явление, как кислотные дожди, возникающие из-за выбросов атмосферу кислотных оксидов и ряда других веществ.

Также установлено, что ежегодно из-за загрязнения атмосферы земли погибают не менее1,3 миллионов человек.

1.3. Меры охраны атмосферного воздуха

            Воздушная оболочка Земли обладает способностью к самоочищению от загрязняющих веществ. Движение воздуха приводит к рассеиванию примесей. Пылевые частицы выпадают из воздуха на земную поверхность под действием силы тяжести и дождевых потоков. Многие газы растворяются во влаге облаков и с дождями также достигают почвы. Под воздействием солнечного света в атмосфере

+погибают болезнетворные микроорганизмы. Но в настоящее время объем ежегодно выбрасываемых в атмосферу вредных веществ резко возрос, составляет многие миллионы тонн и превышает пределы способности атмосферы к самоочищению.

            Увеличение масштабов загрязнения атмосферы требуют быстрых и эффективных способов защиты её от загрязнения, а также способов предупреждения вредного воздействия загрязнителей воздуха. Атмосфера может содержать определенное количество загрязнителя без проявления вредного воздействия, т. к. происходит естественный процесс ее очистки.

Первым шагом в установлении вредного воздействия, связанного с загрязнением воздуха, является разработка критерия качества воздуха, а также стандартов качества. Стандарты качества определяют уровни качества воздуха и предельно допустимые выбросы (ПДВ), которые необходимо выдерживать для обеспечения безопасности жизни. Контролирующие органы обязаны осуществлять количественный и качественный контроль. Другим подходом к улучшению состояния атмосферы является требование применения передовых технологических процессов, замена вредных материалов безвредными, применение мокрых способов обработки сырья вместо сухих. Как правило, на промышленных предприятиях используются процессы или устройства для газоочистки и пылеулавливания, чтобы уменьшить, или предотвратить величину выброса. Процессы газоочистки могут также разрушить или менять его химические или физические свойства так, что он становится менее опасным.

В некоторых случаях используют метод рассеивания в атмосфере. Дымовые трубы должны быть достаточно высокими (300 – 350 метров), для обеспечения хорошего разбавления примесей путём обтекания воздуха вокруг зданий в зоне аэродинамических теней. Кроме того, необходимо учитывать температуру выбросов и месторасположение труб. Предприятия строят с подветренной стороны по отношению к жилым районам. Наряде предприятий факельные газы используют для отопления зданий, а их избыток направляется на теплоцентраль.

Многие страны, в том числе и Россия, принимают различные меры по снижению токсичности выбросов, путем лучшей очистки бензина, замены его на более чистые источники энергии (газовое топливо, этанол, электричество), снижение свинца в добавках к бензину. Проектируются более экономичные двигатели с более полным сгоранием горючего, создание в городах зон с ограниченным движением автомобилей и др. Несмотря на применяемые меры, из года в год растет число автомобилей и загрязнение воздуха не снижается.

Еще в семидесятые годы многие страны столкнулись с энергетическим кризисом. Это коснулось, в первую очередь, государств – импортеров нефти (Бразилия и другие южноамериканские страны, Франция, Япония, Филиппины). Цены на нефть беспрерывно росли в связи с постоянным истощением мировых нефтяных ресурсов, снижением эффективности работающих скважин у стран экспортеров. Представлялось более разумным ввести заменители традиционных источников горючего, одним из которых предлагался этиловый спирт. Последний легко получить из простых сахаров (сахароза из тростника или свеклы) путем давно известной реакции спиртового брожения в анаэробных условиях. Можно использовать также растения, содержащие крахмал – полисахарид, который легко разложить на простые сахара. К таким растениям относятся злаковые культуры, а также картофель, отходы после консервирования ананасов бананов. В США из одной тонны старого картона ил соломы получали 150 л спирта.

Для замены бензина как горючего использовался чистый (99 %) этанол, обводненный этанол (94 %), смесь его с бензином: бензо-этанол ( этанол 20 % и 80 % бензина) газохол (6–9 частей бензина и 1 часть спирта).

2. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

            Все метамерные органы растений реагируют на загрязнение среды или абиотические факторы. Ростовые процессы у растений включают в себя множество под процессов и фактически являются суммирующими. Растения подвержены очень большой изменчивости (особенно размеры листьев) и диапазон их нормы реакции очень широк. Так, размеры листьев могут сильно увеличиваться после обрезки деревьев, т. к. приток пластических веществ и фитогормонов из корневых систем распределяется на оставшиеся после обрезки листья, а также стимулирует пробуждение спящих почек. В то же время размер листьев может сильно уменьшаться в результате длительной весенней засухи. В связи с этим при биоиндикации загрязнения наземных экосистем для научных целей требуется исключение указанных вариантов и при взятии листьев нужно применять большую выборку (50-60 образцов). В санитарных зонах предприятий, в уличных посадках в большинстве случаев размеры листьев уменьшены по сравнению с более чистой загородной территорией. Исключением являются выбросы азотно-туковых заводов, в зоне влияния которых размеры листьев могут быть увеличены из-за включения азота в метаболические процессы.

            Существует несколько способов измерения площади листьев. По методикам М.С. Миллера (Летние практические...1973) – это весовой, при помощи светочувствительной бумаги, подсчета квадратиков на миллиметровой бумаге, планиметрический. Модификацией весового метода является разработка Л.В. Дорогань (1994), где предварительно для древесной породы определяют переводной коэффициент, а затем путем измерения длины и ширины листа производят массовые вычисления площади листьев. Это значительно ускоряет работу при больших выборках, что необходимо при выполнении дипломных и научных работ, когда в измерения включается большое число образцов.

2.1. Определение площади листьев у древесных растений в загрязненной и чистой зонах

Во время экскурсии по городу (ее разумнее проводить в самом начале сентября), исследователи срезают по 20-25 листьев каждой древесной породы с деревьев, растущих в

разных экологических условиях, складывают в пакеты, а затем засушивают между листами газетной бумаги в лабораторных условиях. Это дает возможность провести работу в зимний период.

Установление переводного коэффициента основано на сравнении массы квадрата бумаги с массой листа, имеющего такую же длину и ширину. Для этого берут бумагу (лучше в клетку) и очерчивают квадрат, равный длине и ширине листа, а затем аккуратно обрисовывают его контур. Вычисляют площадь квадрата бумаги, вырезают и взвешивают его, затем вырезают контур листа и также взвешивают.

Из полученных данных вычисляют переводной коэффициент по формулам 1 и 2:

где:

K- переводной коэффициент,

S- площадь листа (л) или квадрата бумаги (кв),

P- масса квадрата бумаги или листа.

Вычисление коэффициента производится на основании измерения 7 – 8 листьев. Таким же расчетом он устанавливает отдельно для каждого вида растений. Примерно он равен для березы- 0,64; для яблони -0,71-0,72; для тополей- 0,60-0,66.

Затем измеряют длину (A) и ширину (B) каждого листа и умножают на переводной

коэффициент (K):

Получаем ряд значений изменчивости площади листьев для каждой древесной породы в разных экологических условиях (Таблицы 1 и 2).

Таблица 1. Значения площадей листьев березы сельской местности

Таблица 2. Значения площадей листьев березы городской зоны

Для каждого ряда вычисляют среднеарифметические величины, сравнивают между собой:

S_ср (сельская местность) = 19,69 см²;

S_ср (городская зона) = 14,34 см².

В случае большой выборки строят вариационные кривые встречаемости листьев

определенной площади в разных условиях среды (Рис 1.). Для этого ряды разбиваем на классы от самого маленького листа до самого большого с одинаковым шагом между классами. На рис. 1 кривые построены для 8 классов. Соответственно по каждому классу производят определение встречаемости. Кривые сравнивают, делают выводы относительно различий в изменчивости площади листьев в зависимости от экологических условий.

Рис. 1 Изменчивость площади листьев в разных экологических условиях.

Вывод

            В ходе данного исследования можно сделать вывод, что площадь листьев березы обыкновенной меняется в зависимости от нахождения в различных условиях среды, а именно в городской зоне, т. е. в зоне с большим содержанием загрязняющих веществ в воздухе, площадь листовой пластинки меньше по сравнению с площадью листьев в сельской местности.

В ходе проведения исследования все поставленные нами задачи были выполнены: мы рассмотрели как теоретическую часть вопроса, так и практическую его сторону.

            Методика, рассмотренная нами является легким, но действенным способом мониторинга загрязненности городского воздуха.

Литература.

1.      Мирахмедов, Д. Исследование влияния загрязненности воздуха на состояние снега[Текст]/ Д. Мирахмедов// Химия в школе. - 2011. - № 2. - С. 50--55.

2.      Новикова, Я. Э.Проектная деятельность учащихся как условие интеграции знаний[Текст]/Я. Э. Новикова //География в школе. - 2011. - № 10. - С. 40-43.

3.      Федорова, А. И. Практикум по экологии и охране окружающей среды [Текст] : учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / А. И. Федорова, А. Н. Никольская. – М. : ВЛАДОС, 2001. – 288 с.

4.      Загрязнение атмосферного воздуха вредными веществами [Электронный ресурс]. URL : http://zoobrilka.com/referats/25/13224 (Дата обращения: 05.11.2015).

5.