Определение чистоты снега на территории школ Ленинского района города Нижнего Новгорода

Снег как атмосферное явление, выпадая на землю, «собирает» все загрязнения воздуха в том районе, где происходит это выпадение осадков. Поэтому по чистоте снега можно судить о чистоте или загрязненности воздуха в конкретном месте. Уже после выпадения на землю в снег попадают частицы почвы, мусор, песок и соль, которыми посыпают дороги. Общие показатели снега и наличие в нем вредных примесей свидетельствуют о составе воздуха в районе его выпадения [1].

Целью нашей работы было сравнение чистоты снега на территории разных школ Ленинского района Нижнего Новгорода (рис. 1). Эти сведения могут показать, какова чистота воздуха вблизи этих школ, то есть каким воздухом дышат ежедневно их учащиеся. В ходе исследования мы взяли пробы снега на пришкольных территориях школ № № 62, 91, 94, 99, 100, 120, 123, 138, 180 и 185 (рис. 1). А также собрали контрольные пробы снега за городом, в лесной зоне (в окрестностях поселка Рекшино Борского района).

Рис. 1. Расположение обследованных школ Ленинского района г. Нижнего Новгорода

Снег собирали в 3-х разных местах каждой территории, вдали от дорожек и следов животных, на клумбах и у деревьев, чтобы избежать вторичных загрязнений. При сборе несколько слоев снега перемешивали, чтобы в пробу попали осадки разного времени выпадения. После таяния снега пробы с одной территории перемешивали. Исследование наличия примесей проводили методом качественного химического анализа. В качестве показателей мы брали чистоту (отсутствие или наличие мусора), мутность, кислотность (показатель рН), наличие соединений серы (сульфатов, сульфитов и сульфидов). По карте административной карте города, где отмечено расположение автомобильных дорог, промышленных предприятий, заводов и котельных, мы сопоставили показатели чистоты снега и возможных источников его атмосферного загрязнения. Для изучения основных показателей снега, после его таяния анализировали цвет, мутность, запах, чистоту и уровень кислотности полученной талой воды. Для этого 100 мл талой воды от каждой пробы смотрели при наложении на темный фон — для определения мутности, на белый фон — для определения цвета. Для определения чистоты каждую пробу фильтровали с помощью воронки через ватный диск (рис. 2).

Рис. 2. Материалы и методики исследования снега

Одной из характеристик загрязнения снега является его кислотность (рН). При рН=7 реакция воды — нейтральная, при рН <7 — кислая и при рН >7 — щелочная. Число ионов водорода в речных водах обычно 6,5–8,5, атмосферных осадках 4,6–6,2 [2]. Определение кислотности мы проводили с помощью индикаторной бумаги, сравнивая данные с цветной шкалой. В результате этого нами были получены следующие данные (табл. 1).

Основные показатели снега впробах (по талой воде)

Мы выявили, что талая вода во всех пробах прозрачная, не имеет запаха и цвета, что говорит о чистоте ее состава. Мусор присутствует во всех пробах, кроме контрольной, причем в разном количестве. У школ № № 138, 99, 123 и 185 его немного, а у школ № № 91, 94 и 62 гораздо больше. В мусоре отмечены частички растений, грязь и сажа (рис. 3). Реакция воды в большинстве проб нейтральная, кроме небольшого закисления проб с территорий школ № № 138, 180 и 185. Причинами такого закисления могут быть разложение растительных остатков и атмосферное выпадение кислотообразующих соединений серы и азота.

Рис. 3. Результаты фильтрования проб талого снега

Помимо мусора, снег несет и гораздо большую опасность — загрязнение вредными веществами, которые могут влиять на состояние здоровья людей. Многие из них летучи и присутствуют в воздухе, которым мы ежедневно дышим. Тающий снег впитывается в землю, эти вещества попадают в почву, водоемы, а оттуда и в наш организм. Для выявления в снеговой пробе конкретных химических веществ мы использовали следующие методики определения: 1) выявление сульфатов (SO₄^2-): к 10 мл пробы прибавить 1мл хлорида бария; при содержании этих ионов возникает помутнение; 2) выявление сульфитов (SO₃^2-): к 10 мл пробы прибавить слабый раствор марганцовокислого калия; при содержании этих ионов розовый цвет исчезает; 3) выявление сульфидов (S^2-): к 10 мл пробы добавить нитрат серебра; если в пробе есть сульфиды, то появиться слабое помутнение [1]. В ходе анализа мы получили такие результаты (табл. 2).

Таблица 2

Наличие вредных веществ впробах (по талой воде)

В наших пробах сульфаты обнаружены везде, кроме одного участка (шк. № 138) и контрольной пробы. Сульфиты в пробах присутствуют реже — в атмосфере они легко переходят в сульфаты. Основные источники этих веществ представлены в таблице 3.

Таблица 3

Пробы талой воды из снега со всех территорий имеют высокую прозрачность и нормальные для воды свойства — отсутствие запаха и мутности. Значит, снег и воздух нашего района города относительно чистый. Небольшую кислотность имеет снег на территории школ, рядом с которыми находятся железнодорожные пути (шк. № 138, 180) и котельная (№ 185). У школ № № 138, 99, 123 и 185 твердых частиц грязи и сажи немного, а у школ № № 91, 94 и 62 гораздо больше — это связано с расположением недалеко от этих школ железной дороги на западе (сажа дизельных поездов) и котельной (на востоке) (рис. 1). В пробах снега на территории всех школ обнаружены сульфаты и сульфиты, кроме участка одной школы — это показатель сильного загрязнения воздуха соединениями серы. Снег за городом, в лесной зоне, по химическому составу действительно чище, чем в городе.

В данной работе мы исследовали общий состав различных проб снега и выяснили, что снег действительно является индикатором чистоты воздуха. Основным результатом нашей работы можно назвать выявление наиболее активных факторов загрязнения атмосферного воздуха в Ленинском районе по взятым нами пробам и их сравнительному составу. Состав снега во взятых пробах свидетельствует, что основными источниками загрязнений воздуха в Ленинском районе Нижнего Новгорода являются теплостанция, железнодорожный и автомобильный транспорт. В зависимости от источника загрязнения изменяется состав снегового покрова.

Литература:

1. Ашихмина Т. Я. Школьный экологический мониторинг. — М.: АГАР, 2000. — 388 с.
2. Комов В. Т. Причины и последствия антропогенного закисления озер: Курс лекций. — Нижний Новгород: Вектор-Тис, 2007. — 112 с.