Влияние противогололёдных реагентов на состояние окружающей среды
 Скачать 279.73 Kb.
|
|
Экологический проект «Влияние противогололёдных реагентов на состояние окружающей среды» Проект выполнил ученик 10А класса ГБОУ СОШ 12 Огорельцев Роман Маркович Руководитель проекта учитель биологии ГБОУ СОШ 12 Волохова Мария Львовна Москва 2014 год Оглавление:
Цель проекта: проанализировать проблему экологического загрязнения почвы противогололедными реагентами, спрогнозировать экологический риск его влияния на состояние растительности вблизи дорог и тротуаров. Привлечь внимание общественности, в частности учеников нашей школы к данной проблеме и по возможности способствовать более рациональному и безопасному использованию противогололедных реагентов. Этапы работы над проектом:
На газоне недалеко от моего дома рядом с молодым каштаном прошлой зимой дворники поставили мешок с противогололедным реагентом. Поставили прямо на землю. Так он и простоял всю зиму, постепенно уменьшаясь в объеме. Весной на каштане набухли почки, но так и не раскрылись полностью, дерево умерло, а вокруг в радиусе нескольких метров от того места, где стоял мешок, осталась выжженная земля, за всё лето на ней так и не выросло ни травинки, да и дальше трава, хоть и появилась, но была редкой и чахлой. Когда я смотрел на мертвое дерево, на мертвую землю, у меня и возникла идея этого проекта. Так ли безобидны антигололедные реагенты, которые свыше всякой меры рассыпаются каждый год с ноября по апрель? Какую опасность они таят в себе и что же надо делать, чтобы защитить растительность, которой и так приходится бороться за выживание в непростой экологической обстановке Московского мегаполиса?   Обзор рынка противогололёдных реагентов Антигололедные реагенты бывают жидкими, твердыми и гранулированными и имеют различный состав и химические свойства, но все они имеют одно общее свойство – понижать температуру плавления снега. При попадании твердого антигололедного реагента на ледяную поверхность снега или льда, его кристаллы начинают активно поглощать влагу из окружающей среды. При переходе из твердой фазы в жидкую реагент начинает выделять тепло, которое и используется для растапливания снега. Образовавшаяся из растопленного снега, льда и реагента масса называется рассолом, имеющим температуру замерзания ниже температуры замерзания воды. При этом лучшим является тот противогололедный реагент, который при более низкой температуре расплавит большее количество снега и льда и окажет наименьшее отрицательное воздействие на окружающую среду и материалы. На сегодняшний день существует множество антигололедных средств. Жидкие: хлористый кальций модифицированный, (ХКМ), ацетат аммония модифицированный «Антиснег» и ацетат калия модифицированный «Нордикс-П». Твердые: хлористый кальций, ингибированный фосфатами(ХКФ), Айсмелит, хлористый магний модифицированный «Биомаг», нитрат кальция, магния, мочевины (НКММ), соль техническая – хлорид натрия. Все противогололедные реагенты должны быть сертифицированы, иметь паспорт безопасности, не угнетать зеленые насаждения, не оказывать отрицательного влияния на металл, резину и кожу, быть безвредными для здоровья человека и экологии. Но самый главный показатель безопасности того или иного вещества определяется его концентрацией, где бы это вещество ни находилось: в воде, в воздухе или на почве Необходимо знать токсичность каждого из них и где какие можно использовать. Борьбу с гололедом в Москве начали вести с середины прошлого века. Раньше для этого в основном применялась песко-соляная смесь, состоящая из 92% песка и 8% технической соли, мраморная и гранитная крошка. В настоящее время Москва от них практически отказалась. С 1995 года в качестве противогололедного реагента стали использовать техническую соль – хлорид натрия грубого помола с примесями. Она была доступна по цене, действенна при низких температурах, однако не являлась экологически безопасной, поэтому Москва от нее официально отказалась. Начиная с зимнего периода 2001/2002 годов стали применять антигололедные препараты нового поколения, более технологичные и, казалась бы, более безопасные: «Биомаг», ХКФ. Также столичные коммунальные хозяйства стали использовать песок и гранитную крошку. Из химических реагентов стали наиболее популярными, содержащие твердые комбинированные реагенты, содержащие хлористый кальций и магний. Вместе с тем, хлористый кальций может вызывать аллергию у людей, разъедает металл, способствует развитию дерматитов и химических ожогов у собак и кошек. Сейчас появились новые отечественные реагенты, например, «Биодор» - реагент формиатной группы, который после применения разлагается на природные составляющие. В некоторых странах – в Финляндии и Нидерландах - от химических реагентов полностью отказались, заменив их экологически чистыми продуктами – гранитной и мраморной крошкой. Это более дорого, после таянья снега и льда крошка никуда не девается, что приводит к дополнительному истиранию дорог. В Норвегии и Швеции вообще не пользуются никакой химией, просто убирают заносы снегоуборочной техникой. Однако в Москве продолжают использовать химические реагенты, зачастую рассыпая их без всякой меры и без всякой надобности, нанося существенный вред почвам, растительности и животным. И мы в основном не знаем, что же высыпают на наши улицы и дворы? Проследив за скоростью расходования реагента я был поражен, стокиллограмовый мешок расходуется за 2-3 дня на территории небольшого микрорайона. Химический анализ противогололедного реагента, используемого на территории микрорайона «Мосфильм» Для исследования был взят реагент из двух мешков, стоящих у мусорных баков на улице Пырьева.. Мешки стоят прямо на асфальте, хотя по правилам экологической безопасности они должны располагаться на специальных поддонах. Согласно распоряжением от 28 сентября 2011 года № 05-14-650/1 об утверждении технологии зимней уборки улиц «Твердые противогололедные реагенты хранят в закрытых сухих складах, исключающих попадание прямых солнечных лучей. Нельзя допускать, чтобы реагенты имели длительный контакт с воздухом. На открытых площадках допускается хранение твердых ПГР, упакованных в специальные мягкие герметичные контейнеры (мешки), размещенные на поддонах». В данном случае мешки стоят открытыми на воздухе прямо на асфальте в течение многих месяцев. На открытых площадках длительное хранение реагентов не допускается. На самих мешках имеется информация, что они из полипропилена и имеют сертификат качества. Из бумаги, вложенной в файл, прикрепленный к одному из мешков, следует, что в нем находится многокомпонентный противогололедный материал, произведенный ООО «Башхимпром» в городе Уфе. Название реагента и его состав отсутствуют. Реагент представляет собой гранулы серого цвета с различными вкраплениями. Растворимость в воде достаточно хорошая, но на дне стакана остается небольшая муть, говорящая о небольшом содержании в нем малорастворимой соли , после растворения на дне стакана остается минимальное количество гранитной и мраморной крошки. Химический состав реагента:
После добавления к раствору реагента нитрата серебра выпал густой белый осадок хлорида серебра, свидетельствующий о том, что реагент относится к хлоридной группе. При добавлении к раствору реагента раствора нитрата бария, появилось заметное помутнение, свидетельствующее о том, что образовался сульфат бария. Следовательно, в состав реагента входят хлорид- и сульфат анионы. Реакция с соляной кислотой не показала наличия в растворе карбонат- и гидрокарбонат анионов.
При внесении раствора реагента в пламя наблюдалось его интенсивное желтое окрашивание, что свидетельствует о большом содержании катионов натрия в растворе. Также в пламени можно было увидеть красные вспышки. Этот цвет характерен для катионов кальция и небольшие вспышки зеленого цвета, который дает или хлорид меди или ионы бария. Так как других признаков, говорящих о наличии катионов меди в растворе не наблюдалось (голубой окраски и выпадения голубого осадка при взаимодействии со щелочью), то можно предположить незначительное содержание катионов бария в составе данного реагента. Вывод: данный реагент представляет собой технический хлорид натрия с небольшим процентным содержанием сульфата кальция, гранитной и мраморной крошки. Исследования уровня содержания солей реагента в почве газона, расположенного рядом с тротуаром. Для исследования были взяты три образца почвы с глубины 0-20 сантиметров. Эти пробы были взяты на разном расстоянии от тротуара, на котором почти ежедневно и в больших количествах рассыпался исследуемый противогололедный реагент. Первая проба была взята на расстоянии 50 сантиметров от края тротуара, вторая на расстоянии 2,5 метров и третья в глубине газона на расстоянии около 7 метров. Из этих проб были получены водные вытяжки почвы. Для этого 100 грамм сухой почвы заливалось 200 мл. воды, тщательно перемешивалась и встряхивалась в течение 5 минут. После этого почвенный раствор дважды профильтровывался через бумажный фильтр. После фильтрации были проведены опыты, позволяющие оценить количество хлорид- и сульфат- анионов в почвенных вытяжках. К 5 мл. водной вытяжки я добавил 2 капли 10% раствора соляной кислоты для разрушения возможных карбонат- и гидрокарбонат- ионов, которые дают такой же белый осадок с нитратом бария, как и тот, по которому можно определить наличие сульфат- ионов в растворе. К полученному раствору я добавил несколько капель 5% раствора нитрата бария, Содержание сульфат- ионов определялось по количеству и характеру образовавшегося осадка. В водной вытяжке почвы, взятой на расстоянии 50 см. от дороги, сразу появилось небольшое замутнение, это говорит о содержании сульфат- ионов на уровне сотых долей в 100 граммах почвы. В вытяжке, взятой на расстоянии 2,5 метров от тротуара, при добавлении нитрата бария появилось слабое, постепенно исчезающее помутнение, что свидетельствует о содержании тысячных долей сульфат- ионов в 100 граммах почвы. При добавлении раствора нитрата бария к вытяжке, полученной из почвы, взятой на расстоянии 7 метров от дороги, заметных изменений не наблюдалось. По этой же методике определялось содержание хлорид- ионов в исследуемых образцах почвы. При добавлении нитрата серебра к вытяжке почвы, взятой рядом с тротуаром, выпал густой, быстро осаждающийся осадок хлорида серебра, что свидетельствует о содержании десятых долей хлорид- ионов в почвенном образце. Содержание хлорид- анионов в пробах почвы, взятых на расстоянии 2,5 – 7 метров от дороги составляет сотые доли процента на 100 граммов почвы. Эти данные говорят о том, что вблизи дорог и тротуаров наблюдается сильное хлоридное засоление почвы, на расстоянии от 5 метров от дорог оно переходит в среднесильное, которое, тем не менее, может оказывать значительное угнетающее воздействие на растительность. Анализ содержание хлоридов и сульфатов в снеговых пробах Для анализа были взяты две пробы снега: одна с края газона у тротуара , на который ежедневно рассыпался противогололедный реагент (проба 1), а другая - с территории природного заказника «Долина реки Сетунь», находящейся на большом расстоянии от дорог (проба 2) После таянья проба 1 превратилась в мутную воду, после отстаивания давшую большой осадок. Исследование показало очень высокое содержание в ней хлорид-анионов – 1,5 грамма в 100 граммах снега, в то время как содержание солей в снеговой пробе с территории природного заказника было столь незначительно, что не поддавалось определению лабораторным путем. Вода, получившаяся при таянии этого снега, не давала реакций с хлоридом бария и нитратом серебра. Определение фитотоксичного влияния антигололедного реагента. Для проведения эксперимента я взял пять одинаковых образцов злаковых трав (травка для кошек). Продолжительность эксперимента – 15 дней. 1 образец – контроль, поливался только отстоянной водой. 2 образец поливался водной вытяжкой почвы, взятой у края тротуара. 3 образец я поливал водной вытяжкой почвы, взятой на расстоянии трех метров от дороги. 4 образец поливался вытяжкой почвы удаленной от тротуара на восемь метров. 5 образец поливался раствором противогололедного реагента с концентрацией 15 г/л. Через пять дней в образцах № 2, 3 и 5 стали появляться признаки угнетения растений: пожелтели верхушки листьев, снизился их тургор – листья стали вялыми, несмотря на одинаковый полив всех проб. Через 10 дней у растений образцов№2 и 5 появились сильные признаки угнетения: большинство листьев пожелтело, растения выглядели очень вялыми. Растения образца №3 показывали среднюю степень угнетения, а растения образца №4 слабую степень угнетения. Контрольный образец №1 практически не изменился. Через 15 дней растения образцов 2, 5 и 3 погибли, образца 4 испытывали сильную степень угнетения. Листья контрольного образца №1 тоже местами пожелтели и вытянулись, это, по-видимому, связано с тем что в зимнее время злаковые травы имеют ограниченную продолжительность жизни. Проведенный эксперимент показал, что применяемые на территории микрорайона «Мосфильм» антигололедный реагент обладает сильным фитотаксичным свойством и его неумеренное ежегодное применение может вызвать угнетение и гибель растений, исобенно тех, которые произрастают вблизи дорог и тротуаров. 6 и 7 образцы представляли собой смесь семян 5 злаковых трав с питательным субстратом. 6 образец я поливал снеговой водой, полученной из снега, взятого на территории природного заказника «Долина реки Сетунь», а образец №7 поливался талым снегом с обочины тротуара. Оба образца стояли в светлом и теплом месте. Семена образца №6 взошли через 10 дней, как и гарантировала фирма-производитель. Проростки хорошо развивались, были сильными и зелеными. Семена образца №7 частично взошли через 13 дней, проростки были вялыми и слабыми. Из этого следует, что снег с обочины тротуара, содержащий огромное количество антигололедного реагента, проявляет фитотаксичные свойства и его необходимо убирать и, возможно, плавить до его естественного таянья. Дворники же сгребают свежевыпавший снег с дорог вместе с находящимися под ним антигололедными реагентами и сбрасывают его на газоны рядом с тротуаром, способствуя очень сильному загрязнению почвы. Результаты анкетирования жителей микрорайона и учащихся школы по вопросу использования противогололедных реагентов в Москве. Для опроса была составлена следующая анкета:
А) гранитную и мраморную крошку Б) песок В) песко-соляную смесь Г) химический противогололедный реагент Д) не использовать никакого реагента, просто тщательно убирать снег и лед с тротуаров.
А) не ухудшает Б) ухудшает незначительно В) сильно ухудшает Г) приводит к экологической катастрофе
В опросе приняли участие 30 человек. 29 респондентов из 30 опрошенных не представляют себе химический состав реагента, который в огромных количествах рассыпан у них под ногами, но считает, что его использование сильно ухудшает экологическую ситуацию в Москве (ответы б и в). По поводу того, какой реагент лучше использовать мнения разделились: -18 человек считают, что лучше и экологически безопаснее использовать песок; - 6 человек считают экологически более безопасным применение гранитной и мраморной крошки; - трое опрошенных предпочли бы применение песко-соляной смеси; -двое респондентов предлагают не использовать вообще никаких реагентов и лучше очищать тротуара от снега и льда; и только один человек высказался за использование химического противогололедного реагента. Все без исключения респонденты понимают опасность бесконтрольного применения реагентов и считают, что необходимо строго соблюдать нормы их расходования. Людям не хватает информации по этому вопросу, поэтому необходимо хотя бы на уровне школы вести разъяснительную работу по использованию антигололедных реагентов. Выводы и предложения В результате анализа химического состава антигололедного реагента, исследования содержания в почве и снеговых пробах хлоридов и сульфатов, выявлено, что применение данного реагента вызывает серьезную хлоридную и сульфатную засоленность почвы вблизи дорог и тротуаров. Соль отрицательно влияет на растительность, в результате её воздействия появляются симптомы продолжительного токсичного эффекта - пережженные и коричневые листья. Воздействие хлоридов нарушает нормальное протекание процессов фотосинтеза и дыхания у растений. При повышенном уровне токсичности зеленая масса будет полностью уничтожена. Даже небольшое превышение содержание этих солей в почве может привести к преждевременному пожелтению листьев и их более раннему опаданию осенью. Именно это я и наблюдал на газонах нашего микрорайона в последние годы. Уже в начале августа происходит пожелтение листьев у тополей и первые листья с деревьев опадают с середины августа, травянистый покров сильно разрежен. После продолжительных дождей, вымывающих хлориды из почвы, ситуация немного улучшается, но приходит зима а вместе с ней и новые огромные порции хлоридов и сульфатов попадающие в почву. Я считаю необходимым:
Литература
|