Оценка чистоты снежного покрова г. Нижнекамска как показатели состояния воздушной среды

Хлор относится к важнейшим биогенным элементам и входит в состав всех живых организмов.

У животных и человека, ионы хлора участвуют в поддержании осмотического равновесия, хлорид-ион имеет оптимальный радиус для проникновения через мембрану клеток. Именно этим объясняется его совместное участие с ионами натрия и калия в создании постоянного осмотического давления и регуляции водно-солевого обмена.

В желудке, ионы хлора создают благоприятную среду для действия ферментов желудочного сока. Хлорные каналы представлены во многих типах клеток, митохондриальных мембранах и скелетных мышцах. Эти каналы выполняют важные функции в регуляции объема жидкости, трансэпителиальном транспорте ионов и стабилизации мембранных потенциалов, участвуют в поддержании рН клеток. Хлор накапливается в висцеральной ткани, коже и скелетных мышцах. Всасывается хлор, в основном, в толстом кишечнике. В клетках аккумулируется 10–15% всего хлора, из этого количества от 1/3 до 1/2 – в эритроцитах. Около 85% хлора находятся во внеклеточном пространстве.

По физиологическому действию на организм хлор относится к группе веществ удушающего действия. В момент контакта он оказывает сильное раздражающее действие на слизистую оболочку дыхательных путей и глаза. Признаки поражения наступают сразу после воздействия, поэтому хлор является быстродействующим АХОВ. Проникая в глубокие дыхательные пути, хлор разрушает лёгочную ткань, вызывая отёк лёгких. В зависимости от концентрации (токсодозы) хлора степень тяжести отравления может быть различной. При воздействии хлора уже в незначительных концентрациях наблюдается покраснение конъюнктивы глаз, мягкого нёба и глотки, а также бронхит, лёгкая одышка, охриплость, чувство сдавливания в груди. Пребывание в атмосфере, содержащей хлор в концентрациях 1,5–2 г./м3, сопровождается появлением болевых ощущений в верхних дыхательных путях, жжением и болью за грудиной (чувство сильного сдавливания в груди), жжением и резью в глазах, слезотечением, мучительным сухим кашлем. Через 2–4 ч появляются признаки отёка лёгких. Увеличивается одышка, учащается пульс, начинается отделение пенистой жёлтоватой или красноватой мокроты. Воздействие высоких концентраций хлора в течение 10–15 мин может привести к развитию химического ожога лёгких и смерти. При вдыхании хлора в очень высоких концентрациях смерть наступает в течение нескольких минут из за паралича дыхательного центра.

Предельно допустимая концентрация хлора в воздухе рабочей зоны производственного помещения составляет 1 мг/м3, однако человек начинает ощущать хлор в атмосферном воздухе при превышении концентрации 3 мг/м3. Следовательно, если чувствуется резкий удушливый запах хлора, то работать без средств защиты уже опасно. Раздражающее действие возникает при концентрации около 10 мг/м3. Воздействие 100–200 мг/м3 хлора в течение 30–60 минут опасно для жизни. Предельно допустимая концентрация хлора в атмосферном воздухе населённых пунктов равна: среднесуточная 0,03 мг/м3; максимальная разовая 0,1 мг/м3.

Признаки поражения хлором: сильное жжение, резь в глазах; слезотечение; учащённое дыхание; мучительный сухой кашель; сильное возбуждение; страх; в тяжёлых случаях остановка дыхания. При утечке или розливе хлора нельзя прикасаться к пролитому веществу, так как оставшийся в проливе хлор захолаживается до температуры минус 34°С.

Ионы хлора жизненно необходимы растениям. Хлор участвует в энергетическом обмене у растений, активируя окислительное фосфорилирование. Он необходим для образования кислорода в процессе фотосинтеза изолированными хлоропластами, стимулирует вспомогательные процессы фотосинтеза, прежде всего те из них, которые связаны с аккумулированием энергии. Xлор положительно влияет на поглощение корнями кислорода, соединений калия, кальция, магния. Чрезмерная концентрация ионов хлора в растениях может иметь и отрицательную сторону, например, снижать содержание хлорофилла, уменьшать активность фотосинтеза, задерживать рост и развитие растений.

3. Использование снежного покрова, как показателя экологического состояния атмосферы

Снежный покров является накопителем загрязнений, поэтому позволяет оценить степень загрязнения атмосферы за несколько месяцев. Исходя из этого объектом нашего изучения мы выбрали снеговой покров на территории станции юных натуралистов.

      Выбор данной  темы изучения был не случайным. Во-первых: снег является хорошим  накопителем всех веществ попавших  в него. Во-вторых: исходя из полученных  результатов можно давать оценку  экологического состояния снега. В-третьих—можно сделать анализ  загрязнителей по характеру происхождения (природные или антропогенные).

     В течение  данного периода времени в  атмосферу поступают различные  загрязнители, которые вместе с  осадками, зимой это в основном  снег, выпадают на землю. Так как  снег является хорошим накопителем  различных веществ, то в его  толще они сохраняются довольно  длительное время без каких-либо  изменений. Проанализировав обычный  снег можно с уверенностью  говорить о чистоте атмосферного  воздуха в данном районе, так  как снег аккумулирует все  вредные вещества попадаемые  на почву из атмосферы в  виде осадков.

      Зимний  период характерен замедлением  многих процессов в природе. Поэтому  основными источниками загрязнения  в это время является деятельность  человека.

     Основным и  главным источником загрязнения  окружающей среды в данном  населённом пункте является автомобильный  транспорт.

     Сажа, соединения  свинца, оксиды серы, азота, углерода  и другие соединения в составе  выхлопных газов от  автомобилей  поднимаются в воздух, а затем  оседают на поверхности снежного  покрова и остаются там до  начала тепла. Кроме этого зимой  дороги посыпают песком во  избежание гололёда. Естественно  песок остаётся в толще снега  до весны.

     В течение  зимы вредные вещества продолжают  поступать в окружающую среду, так как деятельность человека  продолжается круглый год. Определить  какие именно вещества поступают  в атмосферу и каковы последствия  их влияния на окружающую среду  можно в зимний период с  помощью анализа снежного покрова  данной территории. Сделав анализ  можно точно определить загрязнение  какими веществами наиболее опасно  для здоровья человека и природы. Так же можно сделать прогноз  о последствиях  выбросов в  атмосферу выхлопных газов и  других твёрдых частиц.

     Проанализировав  снег на определённой территории  можно сделать вывод о чистоте  и экологическом состоянии атмосферного  воздуха, поверхностного слоя почвы, так как это компоненты природных  экосистем. Они тесно взаимосвязаны  между собой и нарушение в  одном из них ведёт к нарушению  деятельности всего биогеоценоза. Что в свою очередь приводит  к негативным последствиям, влияющим  на здоровье самого человека.

Важную роль во всех природных процессах на Земле играет вода, которая, по образному выражению Леонардо да Винчи, является «кровью Земли». Она является одним из важнейших компонентов жизнеобеспечения человека, непременным условием существования всего живого и наиболее чутко реагирует на изменения в природных процессах под влиянием  естественной цикличности и антропогенной деятельности.

    Вода на Земле  может находится в трёх агрегатных  состояниях: твёрдом, жидком и газообразном. Вода  всегда находится в воздухе  в виде невидимого газа—водяного  пара. При благоприятных условиях  этот пар конденсируется в маленькие капельки воды или образует кристаллики льда, которые превращаются в облака, а затем в дождь или снег. Об особенностях воды написано очень много, но целью нашей работы было выявить основные источники загрязнения снега и его влияние на природную среду.

     Снег—это замёрзшая  вода, так как снежинки состоят  из маленьких кристалликов льда, и поскольку свет отражающийся  от их многочисленных граней, снежинки кажутся белыми, а не  прозрачными.

     Снег образуется  при замерзании водяного пара, содержащегося в атмосфере. Вначале  появляются крошечные кристаллики, чистые и прозрачные, которые  следуют за воздушными течениями. Постепенно они «приклеиваются»  друг к другу, пока их не  наберётся сотня или даже больше. Размеры смёрзшихся льдинок оказываются  большими и они начинают медленно  опускаться к земле, эти скопления  льдинок—снежинки. Форма кристалликов  различна: игольчатая, плоская, но у  всех 6 граней.

     В некоторых  регионах снег бывает красным, зелёным, голубым. Причина—бактерии, грибки, пыль содержащиеся в воздухе.

     Снег плохо  проводит тепло, так как между  снежинками имеются большие промежутки  воздуха. Это свойство используется  человеком для сохранения озимых  посевов. Снежный покров как одеялом  покрывает землю не давая траве  и верхнему слою почвы вымерзнуть  в зимнее время.

      Снег является  хорошим показателем чистоты  атмосферного воздуха в зимний  период, так как все биоиндикаторы (растения, грибы, водоросли, животные) в данное время находятся в  состоянии анабиоза и не могут  выполнять данную функцию (т.е. определение  чистоты воздуха и воды).

     Основным источником  загрязнения атмосферы не зависимо  от времени года является автотранспорт. Количество автомашин непрерывно  растёт, а вместе с этим растёт  валовой выброс вредных продуктов  в атмосферу. Токсическими выбросами  двигателей внутреннего сгорания  являются отработавшие и картерные  газы, пары топлива из карбюратора  и топливного бака. При использовании  в ДВС дизельного топлива в  отработавших газах содержится диоксид серы. Дизельные ДВС выбрасывают в больших количествах сажу, которая в чистом виде нетоксична. Однако частицы сажи несут на своей поверхности частицы токсичных веществ, в том числе канцерогенных. Сажа может длительное время находится во взвешенном состоянии в воздухе, увеличивая тем самым время воздействия токсических веществ на человека.

     Количество  вредных веществ, поступающих в  атмосферу в составе отработавших  газов, зависит от общего технического  состояния автомобилей, их грузоподъёмности, вида эксплуатации и особенно  от двигателя—источника наибольшего  загрязнения, (так при нарушении  регулировки карбюратора выбросы  СО увеличиваются в 4-5 раз).

    Применение этилированного  бензина, имеющего в своём составе  соединения свинца, вызывает загрязнение  атмосферного воздуха весьма  токсичными его соединениями.

   Около 70% свинца, добавленного  к бензину с этиловой жидкостью, попадает в атмосферу с отработавшими  газами. Из них 30% оседает на снегу  сразу, а 40% остаётся в атмосфере  и оседает постепенно. Один грузовой  автомобиль средней грузоподъёмности  выделяет 2,5-3 кг свинца в год.

     Однако не  только двигатель и топливная  система автомобиля являются  источниками загрязнения атмосферы. Каждый легковой автомобиль до  полного износа рисунка протектора  шин выбрасывает в окружающую  среду в среднем 14,2 кг резиновой пыли, а грузовой автомобиль или автобус—92,2 кг. В состав такой резиновой пыли входят вредные вещества, которые распространяются в почве и атмосфере.

     Все эти  примеси сохраняются с толще  снега в течение холодного  времени. С наступлением теплого  периода, температура воздуха повышается, вода из твёрдого состояния  переходит в жидкое. Часть токсичных  веществ растворяется в воде  и становятся менее ядовитыми, а те примеси, которые не взаимодействуют  с водой оседают на поверхности  почвы. Сюда же можно отнести  и резиновую пыль от автомобильных  шин, которая не реагирует с  водой, но является источником соединений серы. С потоками воды данные вещества частично поступают в верхние слои почвы, а часть вымывается стоками и попадает в водоёмы и грунтовые воды. Таким образом происходит загрязнение почвы тяжёлыми металлами и  другими вредными выбросами от автомобилей и деятельности человека. Из почвы по корневым системам загрязняющие вещества попадают в надземные части растений (частично накапливаются в тканях растений и грибов), которые употребляют в пищу травоядные животные. Хищники питаются травоядными организмами, тем самым получая свою долю токсичных веществ по пищевой цепи. Так как соли тяжёлых металлов обычно накапливаются в организме, это может привести к постепенному отравлению и даже к летальному исходу живого организма , в том числе и человека.

      Одним из  источников загрязнения водоёмов  являются паводковые воды. При  таянии снега, все примеси и  токсичные вещества, находящиеся  в толще снежной массы, вместе  с потоками воды смываются  в низины, овраги или водоёмы. Нерастворимые в воде частицы  попадают в водоём и чаще  всего оседают на дно. Если  данные примеси неорганические (песок, глина), то они способствуют заилению  водоёма и постепенному его  зарастанию. Так как такие примеси  чаще всего оседают на дно  по краям, постепенно уменьшая  площадь стока воды и образуя  субстрат для заселения его  живыми организмами. Примеси органического  происхождения вызывают «цветение»  воды, увеличивают окислительные  процессы тем самым уменьшая  количество кислорода в воде. Что плохо отражается на водных  обитателях. Загрязнение воды тяжёлыми  металлами так же приводит  к негативным последствиям. По  цепям питания ядовитые вещества  могут, в конечном итоге, попасть  в организм человека.