Математика ЕгоровДмитрий...

Секция: Математика

Олимпиадные задачи на время и даты

Егоров Дмитрий Сергеевич

Класс: 9

Руководитель: Шавонина Светлана Тимофеевна, учитель математики, Муниципальное

бюджетное образовательное учреждение гимназия № 9

АННОТАЦИЯ

Исследовательская работа посвящена изучению олимпиадных задач (задач повышенного

уровня сложности). Такие задачи практически не освещены ни в каких специальных

пособиях для подготовки к олимпиадам [1, 2, 3]

, однако встречаются некоторые ресурсы ([6]),

описывающие частично данный тип, не выделяя детали. Основные результаты научного

исследования: исследована частота решения олимпиадных задач на время и даты, проведена

классификация по типу задач, типу решений и по виду искомого ответа, составлен сборник

задач, содержащий более 100 задач только данных типов, встречаемых в олимпиадах

различных уровней от школьного до всероссийского, для повышения процента их решения,

создано приложение Flash, предоставляющее пользователям, имеющим выход в Интернет,

детально ознакомиться с задачами разной сложности, а также с решениями и ответами к ним.

ВВЕДЕНИЕ

Олимпиадные задачи в математике — круг задач, для решения которых обязательно

требуется неожиданный и оригинальный подход.

Олимпиадные задачи или задачи повышенного уровня сложности известны с давних

времен. Например, до наших дней дошла задача олимпиадного типа, известная со времён

Евклида. [5]

Проблема: не более 50 % учащихся умеют разработать алгоритм решения задач

повышенного уровня «Время» или «Даты».

Алгоритм решения задач описывает порядок действий учащегося для достижения

результата решения задачи и нахождения ответа на поставленный вопрос. [10]

Данная работа является актуальной, т. к. в настоящее время необходимо развивать

мышление учеников и повышать качество обучения и их всестороннюю направленность, так

как в олимпиадах различных уровней [1, 2, 10]

определенно встречаются задачи на время и

даты.

Было создано несколько работ [4, 8], изучающих данный вопрос поверхностно.

Цель научной работы: исследовать частоту решения олимпиадных задач на время и

даты и предложить методы повышения процента решений задач данного типа

Задачи:

1) классифицировать и анализировать задачи типа «Время», «Даты»

2) исследовать процент решаемости задач «Время», «Даты»

3) анализировать результаты по проценту решения задач

4) предложить методы для повышения показателя, составить сборник задач

и приложение

В работе применялись следующие методы исследования: поиск, анализ решений и

ответов на задачи, конспектирование, реферирование, количественный анализ результатов,

анализ литературы, классификация задач, решений и ответов по типам, метод сравнительно-

сопоставительного анализа, описательный метод, оценочный метод.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Олимпиадные задания – задания повышенного уровня сложности. Одаренные

ученики свободно мыслят за рамками обычной программы и с легкостью решают

нестандартные и необычные задачи. Для того, чтобы еще больше развить мышление,

пользуются различными сборниками для подготовки к олимпиадам. Например, [1], [2], [3].

В ходе исследования было установлено, что в олимпиаде «Кенгуру» различных годов,

включают две задачи (среднее значение) на время и одну задачу на даты (иногда 2) из 30

заданий выборочного ответа. Только около 50 % учеников справляются с ними, а значит,

данные типы задач несколько трудны для учеников. Есть ученики, которые легко решают

задачи типа «Время, скорость, расстояние», соответственно, нельзя исключать, что

определенный процент учащихся имеет склонность к нахождению ответов на олимпиадные

2

задания «Время» или «Даты», но около 50 % учащимся все-таки нужно разобраться в

решениях этого вида задач, так как они попадаются на олимпиадах разного уровня.

Проанализировав некоторое количество задач, связанных со временем и датами,

которые встречаются на олимпиадах у школьников разных возрастных категорий, было

выделено несколько типов задач, также задачи были классифицированы по алгоритму

решения и виду ответа.

Все задачи в книге для подготовки к олимпиадам[1]

разделены на типы и способы

решения. Эта книга очень удобна для подготовки ученика для решения задач определенного

типа. Однако и там очень сложно отыскать данные виды задач.

Ученикам 7-8 классов было предложено решить несколько задач на тему время,

соответствующих возрастной категории. Данное исследование еще раз подтвердило, что

данный тип задач является довольно сложным, но он не выделен практически, ни в каких

учебных пособиях подготовки к олимпиадам.

Был составлен сборник (https://yadi.sk/i/U-Hsydk2pfwv9), включающий задачи,

связанные со временем и датами, взятые из различных олимпиад разных годов и различных

уровней, таких как «Кенгуру», «Бельчонок», «Олимпус» и олимпиад, включенных в

Перечень олимпиад Российского совета олимпиад школьников[11]

.

Сборников задач на время и даты и веб-приложений на данный момент не

представлено.

В сборнике представлены решения к некоторым типичным задачам, а также ответы к

ним. Данный сборник поможет учащимся разных классов в подготовке к различным

олимпиадам по математике.

Было написано электронное приложение к сборнику задач на основе Flash-анимации.

Каждый пользователь, подключенный к сети Интернет, сможет иметь доступ к нему: доступ

возможен как с ПК, так и с мобильного устройства, что делает удобным его использование.

Данное приложение имеет определенный список задач, решения и ответы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Было проанализировано большое количество задач на тему «Время» и «Даты»,

классифицировано по типам, и установлено, что данные виды задач вызывают трудность у

учащихся различных возрастных групп. В результате проведенной работы был составлен

сборник задач и веб-приложение, включающие задачи только данного типа, а также решения

и ответы к ним. Благодаря веб-приложению; которое может быть более удобным для

использования учащимися и преподавателями, так как решения и ответы выводятся по

одному конкретно к каждой задаче, а не последовательно все, как в книге; данная проектно-

исследовательская работа затрагивает области информатики и программирования. Учащиеся

могут подготовить себя к различным олимпиадам, прорешав похожие типы задач, зная

алгоритм решения, они без труда быстро решат подобные задачи и разработают алгоритм

решения для последующего решения заданий более сложного уровня.

БИБЛИОГРАФИЯ

1) Математика. Подготовка к олимпиадам: основные идеи, темы, типы задач. 7 – 11

классы. Книга для победителей и призеров. Под редакцией Ф. Ф. Лысенко, С. Ю.

Кулабухова. – Ростов-на-Дону: Легион, 2014. – 192 с. – (Готовимся к олимпиаде.)

2) Кенгуру-2013. Задачи, решения, итоги. / Братусь Т. А. Жарковская Н. А. Максимов Д.

В. и др. – Спб.: Издательство «Левша», 2013. – 76 с., ил.

3) Школьные олимпиады: физика, математика, информатика. 8-11 класс / Горяинов В. С.,

Карайчев Г. В., Коваленко М. И./ Серия «Здравствуй, школа!». – Ростов н/Д: Феникс,

2004. – 192 с.

4) Старинные занимательные задачи / Олехник С. Н., Нестеренко Ю. В., Потапов М. К. –

М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1985. – 160 с.

5) Олимпиадные математические задачи - Википедия

(https://ru.wikipedia.org/wiki/%CE%EB%E8%EC%EF%E8%E0%E4%ED%FB%E5_%EC%

E0%F2%E5%EC%E0%F2%E8%F7%E5%F1%EA%E8%E5_%E7%E0%E4%E0%F7%E8)

6) Кенгуру. Математика для всех. Задания прошлых лет (http://mathkang.ru/page/zadaniya-

proshlykh-let)

7) Управление профессиональной ориентации и координации довузовской подготовки

СФУ. Олимпиада школьников Бельчонок (http://dovuz.sfu-kras.ru/belchonok)\)

3

8) Математические олимпиады и олимпиадные задачи (http://www.zaba.ru/cgi-

bin/tasks.cgi?tour=books.sms6.chasy&solution=0)

9) Задачи, связанные со временем (http://www.arbuz.uz/w_time.html)

10) Википедия. Алгоритм

(https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BB%D0%B3%D0%BE%D1%80%D0%B8%D

1%82%D0%BC)

11) Российский совет олимпиад школьников (http://www.rsr-olymp.ru/)

Тема работы: «Делимость чисел»

Номинация: реферативно-исследовательская работа.

Автор работы; Лобач Евгений Александрович.

Ученик 8 класса МБОУ «Лицей №174», г. Зеленогорск, Красноярский

край

Руководитель: Жданович И.А.

Учитель математики.

Тема выбрана для расширения общекультурного кругозора, развития

математических способностей при ведении исследования различных методов

решения нестандартных задач.

Цель работы: Изучить и применить делимость чисел для решения

нестандартных задач, олимпиадных задач..

Задачи исследования:

1. Изучение литературы, отбор и систематизация информации о

делимости чисел;

2. Узнать свойства делимости чисел;

3. Научиться применять свойства делимости чисел в решении задач.

Методы исследования:

1. Анализ и синтез различных источников информации;

2. Самостоятельное решение задач, исследование их решений.

Объект изучения – Делимость чисел.

Предмет исследования – формулировки различных свойств делимости

чисел

Теория чисел, или высшая арифметика — раздел математики, изучающий

целые числа и сходные объекты. В теории чисел в широком смысле

рассматриваются как алгебраические, так и трансцендентные числа, а также

функции различного происхождения, которые связаны с арифметикой целых

чисел и их обобщений.

В исследованиях по теории чисел, наряду с элементарными и

алгебраическими методами, применяются геометрические и аналитические

методы, а также методы теории вероятностей.

Основной объект теории чисел - натуральные числа. Главное их свойство,

которое рассматривает теория чисел - это делимость. Первый круг задач

теории чисел - разложение чисел на множители. Основными «кирпичиками»

в таком разложении являются простые числа, т.е. числа, делящиеся только на

1 и на себя; 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29 - вот первые десять простых чисел

(число 1 не относят к простым). Замечательная теорема, называемая

основной теоремой арифметики, гласит: всякое натуральное число

раскладывается на простые множители, причем единственным способом (с

точностью до порядка их расположения). Разложив два числа на простые

множители, несложно определить, делится одно из них на другое или нег. Но

до сих пор бывает трудно выяснить, является ли данное большое число

простым, т.е. делится ли оно на какое-либо другое число, кроме себя и

единицы.

Эту работу я посвящаю одному из разделов математики – делимости

чисел.

В прошлом году я изучал делимость конкретных простых или составных

чисел, а этом году я продолжу свое исследование, но предметом моего

исследования станут формулы, связанные с делимостью чисел.

В ходе своей работы я попытался найти в литературе признаки делимости

чисел, познакомиться с ними, систематизировать их, рассмотреть их

применение при решении задач, сделать выводы по изученному материалу.

1

МБОУ «Лицей №174»

Тема работы: «Алгебраический и геометрический методы решения неравенств»

г. Зеленогорск 2016

Выполнила:

Пост Екатерина Сергеевна ученица 9 класса

МБОУ «Лицей №174»

Руководитель:

Пришедко Татьяна Николаевна

учитель МБОУ «Лицей №174»

2

Содержание:

1. Введение…………………………………………………………………………………………3

2. Метод интервалов………………………………………………………………………………4

3. Графический метод……………………………………………………………………………..6

4. Решение дробно-рациональных неравенств………………………………………………….7

5. Решение неравенств, содержащих переменную под знаком модуля………………………13

6. Решение неравенств, содержащих целую часть от числа………………………………..…15

7. Выводы…………………………………………………………………………………………17

8. Список литературы……………………………………………………………………………18

3

Введение

История математики свидетельствует о том, что оба метода, алгебраический и

геометрический, развивались в тесной взаимосвязи. Первые элементы алгебры появились сразу в

двух равноправно существующих интерпретациях геометрической и буквенно-символической.

Систематизация алгебраических сведений и построение алгебры как особой части математики

проходило также в двух равносильных и равноправных интерпретациях. Благодаря взаимосвязи

алгебраического и геометрического методов были сделаны многие открытия в математике, в

частности полагают, что параллелизм между свойствами уравнений и геометрическими

построениями, регулярно проводимый Ф.Виетом, послужил в XVII в. исходным пунктом развития

новой науки – аналитической геометрии.

В целом, как отмечал А.Д.Александров, «почти всю математику можно рассматривать как

развивающуюся из взаимодействия алгебры (первоначально арифметики) и геометрии, а в смысле

метода – из сочетания выкладок и геометрических представлений».

Цель: исследовать возможность применения графического и алгебраического методов

решения неравенств.

Задачи:

1. Рассмотреть решение неравенств методом интервалов (дробно-рациональных и

неравенств, содержащих переменную под знаком модуля).

2. Применить графический метод при решении иррациональных неравенств и неравенств,

содержащих целую часть.

3. Сравнить алгебраический и геометрический метод неравенств.

Гипотеза: метод интервалов более универсален при решении неравенств.

Объект исследования: неравенства.

Предмет исследования: алгебраический и геометрический метод решения неравенств.

4

Метод интервалов

Метод интервалов применяют для неравенств вида f(x)>0 (вместо знака > могут быть знаки

<, ≤, ≥). На числовой оси, внутри области допустимых значений, выделяют интервалы, на которых

функция f(x) имеет постоянный знак. Часто концевыми точками таких интервалов являются точки,

в которых f(x)= 0 или не определена, т.е. задача о выделении интервалов знакопостоянства

сводится в этом случае к решению соответствующих уравнений. Затем определяют знаки на этих

интервалах, т.е. у каждого из получившихся интервалов ставят знак плюс или минус в

зависимости от того какой знак имеет f(x) на данном интервале, изучают концевые точки и

выписывают ответ.

Рассмотрим важный частный случай применения метода интервалов для алгебраических

неравенств.

Сформулируем правило расстановки знаков при решении неравенств вида

где .

На координатную ось наносят числа x1,x2,...,xn, которые разбивают её на интервалы

знакопостоянства функции, стоящей в левой части неравенства. В промежутке справа от xn ставят

знак “+”, затем, двигаясь справа налево, при переходе через точку xi меняют знак, т.е. левее xn

ставят знак ”–”, затем “+” и т.д.

Множество решений неравенства будет объединение интервалов, в каждом из которых

поставлен знак “+”.

Аналогично может быть описано решение неравенств, в которых вместо знака > стоят знаки <,

≤, ≥.

При решении неравенств вида

правило расстановки знаков изменяется в том смысле, что, двигаясь, справа налево, при

переходе через точку xi меняют знак, если ki – нечетное, и не меняют знак, если ki четное. После

этого множество решений определяют, как и в предыдущем случае.

При решении рациональных неравенств

,

где P(x) и Q(x) – многочлены, методом интервалов на числовую ось наносятся точки, в

которых числитель и знаменатель обращаются в ноль. Далее на полученных интервалах

расставляются знаки, которые определяются или непосредственными вычислениями в удобных

точках, взятых внутри этих интервалов, или в соответствии с правилом расстановки знаков и

5

выписывается ответ. В частности, если P(x) и Q(x) не содержат множителей вида ,

где , или общих множителей (x-d) в одинаковых степенях, то достаточно определить знак

в любом интервале, а в остальных интервалах знаки будут чередоваться.

6

Графический метод решения неравенств

Пусть задано неравенство f(x) > 0. Его решением является совокупность всех точек числовой

оси, удовлетворяющих данному неравенству.

Построим график функции y = f(x). Геометрически решениями неравенства будут абсциссы

всех точек графика, лежащих над осью OX . Если весь график находится под осью OX , то

неравенство решений не имеет.

Решением нестрогого неравенства f(x) ≥ 0 будут все точки графика y = f( x ), лежащие на

самой оси OX или выше нее. Решения неравенств f(x) < 0 и f(x) ≤ 0 ищутся аналогичным образом.

Геометрической интерпретацией решения неравенства f(x) > g(x) будут абсциссы всех точек

графика y = f(x), лежащих выше соответствующих точек графика y = g(x) на пересечении областей

определения функций f и g .

7

Решение дробно-рациональных неравенств

Задача 1.

Решить неравенство х >1-х.

Алгебраическое решение.

Ответ: х (2

53-;+∞)

Графический метод. Построим в прямоугольной системе координат графики функций у1= х и

у2=1-х (рис.1). На геометрическом языке, решить неравенство х >1-х значит найти те значения х,

при которых график функции у1 расположен выше графика функции у2.

у1= х ,

у2=1-х,

х 1 4 9 16

у 1 2 3 4

х 0 1

у 1 0

1-х<0,

х≥0 и

х>1,

х≥0

и

0 1 1 2

53+

2

53-

ïî

ïí

ì

ïî

ïí

ì

ïî

ïí

ì

ïî

ïí

ì х ≤1

х-3х+1<0

1-х≥0,

х>(1-х) 2

2

( ; 1] (1;+∞) = ( ;+ ∞)

2

53- È2

53-

8

Как видно на рис.1 корень уравнения х =1-х единственный и он лежит в интервале (0;1).

Найти точно по графику его не удастся, потому что корень – дробно-рациональное число, и найти

его по рисунку точно невозможно.

В этом примере видно, что лучше решать алгебраическим методом, так как на графике точно

определить точку пересечения в данном случае определить нельзя.

Рис.1

9

Задача 2.

Решить системы неравенств


2

8722

2

+

+-

х

хх>1,

х3-х

2-6х≤0.

I. В первом уравнении перенесем 1 и умножим на (х2+2), чтобы привести к общему

знаменателю:

2

28722

22

+

--+-

х

ххх>0.

Представим числитель в виде произведения:

>0,

Корни уравнения: 1 и 6, но эти точки нужно выколоть, так как неравенство строгое.

ХÎ(-∞;1)È (6;+∞),

II. Найдем нули функции:

х3-х

2-6х≤0,

х*(х2-х-6)≤0,

х*(х-3)*(х+2)≤0.

Нули функции: 0, 3, -2.

Разобьем числовой промежуток:

Видно, что хÎ(-∞;-2] È [0;3]

Объединив эти рисунки, получим:

1

)6(*)1(2 +

--

х

хх

10

Следовательно, решение системы будет: хÎ(-∞;-2] È [0;1).

Графическое решение.

Чтобы решить систему неравенств графически, нужно построить график первой функции,

отметив ту часть, которая подходит в промежуток >1. Затем, нужно построить график второй

функции, выделив часть, которая подходит в промежуток ≤0. На графике найти общие для этих

уравнений решения.

Как видно на рис.2, решением первого неравенства является хÎ(-∞;1) È (6;+ ∞), решением

второго неравенства является промежуток хÎ(-∞;-2] È [0;3).

Объединив эти промежутки, получим, что решением неравенства является промежуток отÎ(-

∞;-2] È [0;1).

В данной задаче видно, что графическое решение точно показало решение неравенств, это

было быстрее алгебраического решения.

Задача 3.

Решить неравенство

)54(*)32(

)2(*)3(*)5(

+-

+-+

чх

ххх<0

Алгебраическое решение. Метод интервалов.

Выполним преобразование левой части неравенства

Рис.2

11

)4

5(*4*)

3

2(*2

)2(*)3(*)5(

+-

+-+

хх

ххх

умножим обе части неравенства на 8; получим неравенство

)5

4(*)

3

2(

)2(*)3(*)5(

+-

+-+

хх

ххх<0, равносильное данному.

Изменение знаков функции f(x)=

)5

4(*)

3

2(

)2(*)3(*)5(

+-

+-+

хх

ххх иллюстрируется с помощью

кривой знаков:

Удовлетворяют этому условию промежутки:

хÎ(-∞;-5) È (-5

4; 2- )È (

3

2; 3 ).

Это решения исходного неравенства.

Графическое решение. В данной задаче график функции построить очень сложно и точных

решений на нем мы не увидим, поэтому строить его нет смысла.

Задача 4.

Решить неравенство

1

)2(*)3(2 -

+-

х

хх<1,

Метод интервалов.

Раскроем скобки и перенесем 1 в левую часть:

11

62

2

--

--

х

хх<0,

Приведем к общему знаменателю, получится:

)1(*)1(

5

+-

+

хх

х>0.

Начертим кривую знаков для f(x)= )1(*)1(

5

+-

+

хх

х.

12

С помощью нее находим решения неравенства:

хÎ(-5;-1) È (1;+ ∞).


Нужно построить график функции

f1(x)= )1(*)1(

5

+-

+

хх

х, затем f2(x)=1.

Нужно найти такие участки графика,

при которых f1(x)< f2(x).

На рис. 3 видно, что это промежутки от

(-5;-1) È (1;+ ∞).

Задача 5.

Решить неравенство x

хх 25 )2(*)1( +-≤0.

Метод интервалов.

Делить на 0 нельзя, значит х≠0.

Выражение (х-1)5*(х+2)

2 обращается в нуль при х=1 и х=-2.

Начертим кривую знаков для f(x)= x

хх 25 )2(*)1( +-.

С помощью нее находим решения неравенства:

хÎ(0;1] È {2}.


Рис.3

13

Построим график функции f(x)= x

хх 25 )2(*)1( +-.

На Рис.4 видно, что f(x)= x

хх 25 )2(*)1( +- ниже нуля, при х=2 и хÎ(0;1].

Решение неравенств, содержащих переменную под знаком модуля

Задача 1.


Решить неравенство |x|≤2|x-4|+x-2

Найдем нули модуля:

х=4 и х=0.

1. х≥4,

2*(х-4)+х-2≥х,

2х-10≥0,

х≥5.

2. 0≤х<4,

-2х+6≥0

0<х≤3.

3. х<0,

Рис.4

14

-2х+8+х-2≥-х

0х≥-6,

х<0

Решением неравенства является хÎ(-∞; 3) È [5;+ ∞).

Метод интервалов:

f(x)= |x|- 2|x-4|-x+2

|x|- 2|x-4|-x+2=0

Нули модуля: х=0, х=4.

1. х≥4,

х-2х+8-х+2=0,

2х-10=0,

х=5.

2. 0≤х<4,

х-2(4-х)-х+2=0

х-8+2х-х+2=0

2х-6=0

х=3.

3. х<0,

-х-8+2х-х+2=0

0х=6 – нет решений.

х=3 и х=5 – нули функции,


Построим график функции у1=|х|, затем у2=2|х-4|+х-2.

15

График у2 выше графика у1 на промежутке (-∞;3] È [5;+ ∞).

Решение неравенств, содержащих целую часть от числа

Задача 1.

Решить неравенство [x]≤х-2

1

Алгебраическое решение. х-2

1=[x]

х=n+2

1, где n-целое число.

В тоже время множество решений неравенства – объединение промежутков вида [n+2

1; n+1].

Рис.5

16


На рис. 6 видно, что решением неравенства являются промежутки [n+2

1; n+1].

Рис.6

17

Заключение

В работе рассмотрены алгебраический, графический методы решения неравенств. Всякое

аналитическое выражение, зависящее от переменной, может менять знак в точках, в которых

оно обращается в ноль, или точках, в которых график этого выражения терпит разрыв.

Указанные точки разрывают область определения выражения на интервалы, во всех точках

каждого из которых значения выражения сохраняют свой знак.

Выводы:

1. Гипотеза подтвердилась: метод интервалов более универсальный.

2. Графическая интерпретация дает возможность определить множество решений неравенств.

3. В дробно-рациональных неравенствах лучше использовать алгебраический метод.

18

Список литературы

1. Галицкий М.Л. и др. «Сборник задач по алгебре для 8 – 9 классов». Учебное пособие

для учащихся школ и классов с углубленным изучением математики/ М.Л.Галицкий, А.М.

Гольдман, Л.И. Звавич. – 2-е изд.-М.: Просвещение.

2. Глазков, Ю.А. Математика. ЕГЭ: сборник заданий: методическое пособие для

подготовки к экзамену / Ю.А. Глазков, Т.А. Корешкова, В.В. Мирошин, Н.В. Шевелева. – 3-е

изд., испр. – М.: Издательство «Экзамен», 2010.

3. Ионин Ю., Некрасов В., Метод интервалов.//Квант №12, 1985 г.

Интернет-ресурсы:

1. http://mschool.kubsu.ru/cdo/shabitur/kniga/neraven/vved/vvedenie.htm

2. www.terver.ru/metodinterval.php

3. http://uztest.ru/abstracts/?idabstract=28

4. http://www.bymath.net/studyguide/fun/sec/fun11.htm

О свойстве почти репьюнитов

Супрунец Вадим Васильевич, 7 класс, МАОУ Лицей №9 «Лидер»,

Свердловский район, г. Красноярск

Зотов Игорь Николаевич, педагог дополнительного образования МАОУ Лицей №9 «Лидер»

У известного математика и астронома Иоганна III Бернулли, представителя

прославленной династии швейцарских ученых, было хобби – раскладывать на множители

многозначные числа, записанные с помощью одних только единиц. Он даже опубликовал

в 1773 году в «Трудах Берлинской Королевской академии» таблицу простых делителей

первых тридцати таких чисел. Несмотря на некоторые допущенные ошибки и тот факт,

что задача была решена не полностью (в правильности разложения на простые множители

нескольких чисел Бернулли сомневался), надо признать: работа им была проделана по тем

временам огромная. Особенно если учесть, в каких условиях, в отсутствие

вычислительных средств, она велась и с какими огромными числами имел дело

математик. Достаточно упомянуть, что тогда наибольшим известным простым числом

было

2!" # 1 = 2$147$483$647.

Между тем некоторые из рассмотренных Бернулли чисел имеют куда большие

простые делители, среди которых рекордсменом является 20-значное число

57$336$415$063$790$604$359.

Это делитель числа 11�11%&'&(!"$)*+,+-/

, которое, по предположению математика, было

простым, чего он проверить не мог. Как не мог проверить и другие свои гипотезы.

Например, являются ли простыми числа 11�11%&'&(""$)*+,+-

и 11�11%&'&(":$)*+,+-

.

Лишь спустя шестьдесят пять лет после опубликования таблицы Бернулли было

найдено разложение на множители числа из 11 единиц, еще через сорок – из 17 и столько

же времени понадобилось, чтобы доказать, что 19-значное число из единиц – простое (как

и полагал Бернулли).

И в самом деле, есть что-то неуловимо притягательное в непрерывной череде

единиц

1$11$111$1111$11111�.

Чем длиннее становится цепочка цифр, тем больше загадок таят в себе сами числа,

тем интереснее их изучать. Недаром они продолжают занимать пытливые умы ученых.

Спустя два века после обнародования таблицы Бернулли в 1964 году эти числа даже

удостоились имени – репьюниты (от англ. repeated unit – повторенная единица), а

математики по-прежнему ищут их разложения на простые множители и открывают все

новые и новые свойства.

Репьюнитов существует бесконечно много, в десятичной системе счисления они

задаются формулой:

;< =10< # 1

9>$$$$$? @ A.

Можно определить их рекуррентно:

;" = 1>$$$;<B" = 10;< C 1>$$$$$? @ A.

Мы назовем «почти репьюнитами» числа, составленные из цифры 1 и одной

другой цифры. В работе доказана следующая теорема

Теорема. Почти репьюниты, кроме 16, 81 и 121, не могут быть точными

квадратами.

Объект исследования: почти репьюниты.

Методы исследования: моделирование, анализ, синтез, сравнение, обобщение,

аналогии, изучение литературных и Интернет-ресурсов, анализ и классификация

информации.

Цель исследования заключается в доказательстве свойства почти репьюнитов.

Для достижения поставленной цели предусмотрено решение следующих задач:

• отобрать материал для исследования, выбрать главную, понятную информацию;

• проанализировать и систематизировать полученную информацию;

• познакомиться c основными задачами и принципами сравнений по модулю;

• использовать изученные методы при доказательстве теоремы.

Если разделить на 4 формулы квадрата четного и нечетного чисел, то частное

последнего будет иметь остаток 1, а у частного четного числа его не будет.

D2?EF = 4?FG $$$$$$$$$D2? C 1EF = 4?F C 4? C 1

$H)IF J 4G $$$$$$$$$$$$$$$$$$$K)L)IFM 4 = N$DOPI. 1E

По признаку делимости на 4, число кратно тогда и только тогда, когда две

последние его цифры кратны 4. Из этого следует, что если другая цифра почти репьюнита

будет стоять на любом месте (но не на последних двух), то само число не будет точным

квадратом. Нас интересует только две последние его цифры: 1 и другая цифра.

Две последние

цифры почти

репьюнита

Кратность 4 Остаток от

деления на 4

Две последние

цифры почти

репьюнита

Кратность 4 Остаток от

деления на 4

10!01!12!21!13!31!14!41!15

Не кратно

Не кратно

Кратно

Не кратно

Не кратно

Не кратно

Не кратно

Не кратно

Не кратно

2!1!0!1!1!3!2!1!3

51!16!61!17!71!18!81!19!91

Не кратно

Кратно

Не кратно

Не кратно

Не кратно

Не кратно

Не кратно

Не кратно

Не кратно

3!0!1!1!3!2!1!3!3

Почти репьюниты с остатком 3 или 2 мы не будем рассматривать, так как они не

будут точными квадратами. Тогда у нас остаются числа с такими двумя последними

цифрами: 01> 12> 21> 13> 14> 41> 16> 61> 17> 81. Далее проверяем все такие числа.


• В процессе исследования изучено много научно-популярной литературы.

• Доказано, что почти репьюниты, кроме 16, 81 и 121, не могут быть точными

квадратами.

• На языке Pascal написана программа, проверяющая на точный квадрат почти

репьюнит с последней цифрой, отличной от единицы (для длинных чисел до 255

символов).

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Ейтс С. Репьюниты и десятичные периоды // М.: Мир, 1992. – 256 с.

2. Карпушина, Н. М. Вне формата. Занимательная математика: гимнастика для ума

или искусство удивлять? / Н. М. Карпушина. – Москва: АНО Редакция журнала «Наука и

жизнь», 2013. – 288 с.

3. Кордемский Б. Геометрия листа бумаги // Квант. 1997. №5. С. 28–29.

4. Василенко С. Л. Числовая гармония моноцифровой мозаики: репьюниты и

репдигиты / С. Л. Василенко. – Москва: «Академия Тринитаризма», Эл №77-6567,

публ.16152, 2010.

5. https://ru.wikipedia.org/Репьюниты.

Содержание аскорбиновой кислоты в продуктах питания после различных приемов

кулинарной обработки на примере листьев салата.

Варлахова Анастасия Александровна, 11 класс, МБОУ СШ №144 , город Красноярск.

Научный руководитель: Жданова В.Н. , учитель биологии в МБОУ СШ №144.

В составе пищи, которую мы ежедневно потребляем, содержатся различные вещества, которые необходимы для нормальной работы организма. И одними из таких веществ являются витамины. Прежде всего, витамины – это жизненно необходимые соединения, т.е. без них невозможна нормальная работа организма.

Одним из важнейших и известнейших витаминов является витамин «С» – Аскорбиновая кислота. Аскорбиновая кислота, как химическое соединение, очень неустойчива: быстро разрушается в сорванных плодах, при кулинарной обработке продуктов, при контакте с кислородом. Именно поэтому данная тема - содержания аскорбиновой кислоты в листьях салата после различных приемов кулинарной обработки – является актуальной.

Объектом исследования являются – листья салата, которые будет подвержены различным способам кулинарной обработки.

Предмет исследования: содержание аскорбиновой кислоты в листьях салата до и после кулинарных обработок.

Цель работы: изучить влияние кулинарной обработки на содержание аскорбиновой кислоты в продуктах питания на примере листьев салата.

Содержание.

Роль витамина С в жизни человека.

Организм человека не способен сам синтезировать аскорбиновую кислоту, поэтому потребность в ней должна удовлетворяться витамином, вводимым с пищей. Витамин С содержится в значительных количествах в продуктах растительного происхождения (плоды шиповника, капуста, лимоны, апельсины, хрен, жимолость (ягоды), смородина, хвоя и др.). Аскорбиновая кислота участвует в регулировании окислительно-

восстановительных процессов, углеводного обмена, свертываемости крови, регенерации тканей, образовании стероидных гормонов. Одной из важных физиологических функций аскорбиновой кислоты является её участие в синтезе коллагена (волокон, важнейших элементов соединительной ткани) и нормализации проницаемости капилляров, а также в обмене адреналина. Важнейшая роль в синтезе коллагена определяет значение аскорбиновой кислоты при переломах и повреждениях других тканей, а также при воспалительных заболеваниях, особенно костей и суставов.

Неустойчивость аскорбиновой кислоты.

Аскорбиновая кислота очень нестойкая так как она водорастворимая. Она разлагается при высокой температуре, при соприкосновении с металлами, быстро окисляется, при долгом вымачивании овощей переходит в воду. При хранении продуктов питания содержание её в них быстро уменьшается. Уже через 2 — 3 месяца хранения в овощах, фруктах и ягодах витамин С наполовину разрушается. Очень много витамина С разрушается при кулинарной обработке, особенно при жарении и варке — до 90 %. Для получения полноценного количества аскорбиновой кислоты овощи и фрукты рекомендуется есть свежими или прошедшими только минимальную термическую обработку.

Источники аскорбиновой кислоты.

Значительное количество аскорбиновой кислоты содержится в продуктах растительного происхождения (цитрусовые, овощи листовые зеленые, дыня, брокколи, брюссельская капуста, цветная и кочанная капуста, черная смородина, болгарский перец, земляника, помидоры, яблоки, абрикосы, персики, хурма, облепиха, шиповник, рябина, печеный

картофель в «мундире»). В продуктах животного происхождения – представлена незначительно (печень, надпочечники, почки).

Определение аскорбиновой кислоты.

Для определения витамина С в материале растительного и животного происхождения существует немало химических методов. Один из них это определение при помощи реакции с феррицианидом. Витамин С восстанавливает раствор феррицианида калия в кислой среде в ферроцианид, последний дает с сульфатом железа(III) берлинскую лазурь.

Практическая часть работы.

В ходе эксперимента было выявлено, что содержание аскорбиновой кислоты действительно снижается после кулинарных обработок в сравнении с содержанием до проделанных манипуляций. Когда весь витамин С израсходуется, непрореагировавший йод будет накапливаться в растворе. Йод определяют по образованию его комплекса с крахмалом, имеющего синюю окраску. Крахмал здесь выполняет роль индикатора.

Методика исследования. 1. Проанализированы литературные и интернет источники по тематике исследования, а также подобраны методы исследования.

2. Был выбран продукт (салат), который будет подвержен анализу.

3. Были проведены различные обработки.

4. Были взяты пробы салата, а именно увядшего, ошпаренного, порезанного, замороженного и нормального(свежего).

5. Были сделаны препараты, которые в дальнейшем были подвержены титрованию.

6. Анализы были сделаны в лаборатории на кафедре органической химии в СибГТУ.

Выводы:

1. Образец, неподверженный кулинарным обработкам - свежий салат - содержит больше аскорбиновой кислоты.

2. Меньше всего аскорбиновой кислоты осталось в «увядшем образце». 3. Аскорбиновая кислота разрушается также при разных способах кулинарной

обработки (механическое воздействие, действии различных температур температуры).

Свежий салат содержит больше витамина С, чем любой другой салат, подверженный кулинарным обработкам и с помощью средств, используемых в быту, а именно крахмала и йода, любой может провести этот эксперимент, чтобы убедиться самому.

Литература:

1. Бауер К. Анализ органических соединений. Второе переработанное и дополнительное издание. Перевод с немецкого Петровой Л.Н. Под редакцией члена-корреспондента ЛН СССР Петрова А.Д. Из: Издательство иностранной литературы, 1953 г – с.447

2. Витамины // Под ред. М. И. Смирнова. М., 1974. 3. Назаров И.Н. Химия Витаминов ПИЩЕПРОМИЗДАТ, Москва, 1959

4. http://www.inmoment.ru/beauty/health-body/vitamin-c3.html

5. http://vitaminodin.ru/classification/c-askorbinovaya-kislota.html

Тема: «ВЛИЯНИЕ ВЫСОКООКТАНОВЫХ КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИХ ДОБАВОК НА ДАВЛЕНИЕ

НАСЫЩЕННЫХ ПАРОВ БЕНЗИНА.»

Авторы: Головач М.А., Ученица 10 «М2» класса МБОУ СШ №144;

Карпова Л.С., Ученица 10 «М2» класса МБОУ СШ №144.

Актуальность темы: Перед автовладельцами постоянно стоит вопрос о том, каким бензином

заправлять свою машину: выбрать ли топливо дешевое или дорогое с более высоким октановым

числом. Известно, что использование топлива неудовлетворительного качества в автомобилях

может привести к нежелательным последствиям, среди которых: преждевременный износ

двигателя; нарушение работы топливной системы, бензонасоса, катализатора, кислородного

датчика, а также свечей зажигания. И некоторые автолюбители решают самостоятельно

повышать ОЧ бензина, использую октаноповышающие добавки, которые в свою очередь могут

ухудшать другие показатели качества бензина, например давление насыщенных паров (ДНП).

Цель работы: исследование влияния кислородсодержащих добавок на давление насыщенных

паров бензина.

Задачи:1) Выявить влияние октанового числа бензина на двигатель внутреннего сгорания; 2)

Определить влияние высокооктановых кислородосодержащих добавок на ДНП.

Предмет исследования: влияния кислородсодержащих добавок на изменение давления

насыщенных паров бензина.

Объект исследования: три вида оксигенатов: ацетон химически чистый; пропанол-2 химически

чистый; этиловый эфир уксусной кислоты химически чистый.

Методы исследования: 1) Метод теоретического исследования; 2) Метод практического

исследования;

Основная часть:

Известно, что использование топлива неудовлетворительного качества в автомобилях может

привести к нежелательным последствиям, среди которых:

· преждевременный износ двигателя

· нарушение работы топливной системы, бензонасоса, катализатора, кислородного датчика,

а также свечей зажигания.

· сбои в работе инжектора.

Многие октаноповышающие добавки могут ухудшать другие показатели качества бензина,

например давление насыщенных паров (ДНП). ДНП оказывает влияние на пусковые

характеристики двигателя, а также на приемистость. Изменение этого показателя достаточно

сильно сказывается на работе всех систем двигателя внутреннего сгорания.

Целью работы является исследование влияния кислородсодержащих добавок на давление

насыщенных паров бензина.

Основная цель добавление оксигенатов – повышение октанового числа бензина. Однако,

октановое число – не единственный важный показатель бензинов. Наряду с ним строго

регламентируются фракционный состав, давление насыщенных паров, индукционный период и

т.д.

Применение добавок, повышающих октановое число, негативно сказывается на других

характеристиках автомобильных бензинов, таких как испаряемость, индукционный период,

нагарообразование и экологичность топлива.Испаряемость автобензинов обуславливает многие

важнейшие эксплуатационные свойства двигателя внутреннего сгорания. В наибольшей степени

испаряемость зависит от фракционного состава и давления насыщенных паров бензинов. С

фракционным составом и давлением насыщенных паров бензинов связаны такие

эксплуатационные характеристики двигателя, как возможность его пуска при низких температурах

и склонность к образованию паровых пробок в системе питания. Пусковые свойства улучшаются

по мере увеличения ДНП и облегчения фракционного состава бензина.

В качестве оксигенатов выбраны(таблица 1):

• Ацетон химически чистый;

• Пропанол-2 химически чистый;

• Этиловый эфир уксусной кислоты химически чистый.

В качестве эталонного образца и основы для смесей взят бензин марки АИ-92 с октановым числом

92. После выбора реагентов, сформированы анализируемые пробы. (таблица 2)

Определить давление насыщенного пара можно при помощи автоматического метода Рейда.

Оборудование воспроизводит: стандартный метод определения согласно ГОСТ 1756, ISO 3007,

ASTM D 323 давления насыщенных паров по Рейду сырой нефти, авиационных и автомобильных

бензинов, летучих невязких нефтепродуктов для оценки их качества, а также для оценки потерь

углеводородов от испарения.

Ручной метод рейда: Жидкостную камеру аппарата для определения давления пара наполняют

охлажденным образцом и присоединяют к воздушной камере, находящейся в бане и нагретой до

температуры 37,8 °С (100 °F). Собранный аппарат погружают в баню при 37,8 °С (100 °F), пока не

будет достигнуто постоянное давление.

Далее вынимают жидкостную камеру из охлаждающей бани и надевают ее в перевернутом

положении на трубку для переноса пробы. Быстро переворачивают всю систему так, чтобы

жидкостная камера оказалась в вертикальном положении и конец трубки для переноса пробы

находился на расстоянии 6 мм (0,25 дюйма) от дна жидкостной камеры. Жидкостную камеру

наполняют до краев (дополнительно к другим мерам предосторожности необходимо принять

меры для сбора и ликвидации перелившегося образца во избежание опасности возгорания).

Вынимают трубку для переноса пробы из жидкостной камеры, давая возможность пробе течь до

момента полного извлечения.

Вынимают воздушную камеру из водяной бани и как можно быстрее без расплескивания

присоединяют ее к заполненной жидкостной камере. Вынув воздушную камеру из бани,

присоединяют ее к жидкостной камере без лишних движений в воздухе, которые могут

способствовать обмену воздуха комнатной температуры с воздухом в камере, имеющим

температуру 37,8 °С

Собранный аппарат для определения давления насыщенных паров переворачивают вверх дном

для переливания образца из жидкостной камеры в воздушную. Перевернутый аппарат энергично

встряхивают восемь раз в направлении вверх-вниз.

После пребывания собранного аппарата в водяной бане не менее 15 мин постукивают слегка по

манометру и снимают показания. Вынимают аппарат из бани и повторяют операцию. С

интервалами не менее 2 мин постукивают по манометру, отмечают показания и повторяют

процедуру до тех пор, пока не будет проведено пять встряхиваний и снятий показаний

манометра. Эту процедуру продолжают, пока два показания не будут идентичными, что

свидетельствует о достижении равновесия.

Для расчета октанового числа полученных проб использовано правило аддитивности:

ОЧсм=ОЧбенз * Xбенз + ОЧокс * Xокс

где ОЧсм – октановое число пробы; ОЧбенз – октановое число исходного бензина; ОЧокс–

октановое число оксигената; Xбенз, Xокс – объемная доля бензина и оксигената в смеси

соответственно, %об.(таблица 3)

Выводы: было выяснено, что ОЧ весьма важный показатель качества топлива, который влияет на

детонационную стойкость топлива. Но ОЧ это не единственный важный показатель топлива. Так

же важны фракционный состав, ДНП, испаряемость, экологичность топлива и др.

В ходе исследования было выявлено, что использование оксигенатов приводит к снижению

давления насыщенных паров бензина, что в свою очередь ухудшает пусковые характеристики

двигателя.

Максимальное повышение октанового числа бензина достигается при использовании ацетона в

качестве антидетонационной добавки к топливу. Отрицательным моментом использования

ацетона является тот факт, что он как растворитель может вызывать коррозию компонентов

топливной системы и резиновых уплотнителей.

Наиболее благоприятным является использование эфира, т.к. его агрессивность значительно

меньше, чем ацетона. Снижение давление насыщенных паров сопоставимо с результатами при

использовании ацетона.

Использование изопропилового спирта не принесло положительных результатов. Октановое

число почти не повышено, а ДНП понизилось.

Все результаты приведены в таблице 3.[3]


1. С.А. Ахметов, Т.П. Сериков, И.Р. Кузеев, М.И. Баязитов. Технология и оборудование

процессов переработки нефти и газа. Под ред. С.А. Ахметова. – СПб.: Недра, 2006. – 868 с.

2. Н.И. Черножуков. Технология переработки нефти и газа. Ч. 3-я. Очистка и разделение

нефтяного сырья, производство товарных нефтепродуктов. Под ред. А.А. Гуреева и Б.И.

Бондаренко. – 6-е изд., пер. и доп. – М.: Химия, 1978 г. – 424 с.

3. С.И. Сайдахмедов. Разработка антидетонационных кислородсодержащих композиций на

базе местных сырьевых ресурсов Республики Узбекистан. Дисс. – М., 2008. – 159 с.

4. ГОСТ 1756-2000. Нефтепродукты. Определение давления насыщенных паров. –

Введ. 01. 01. 2001 г. – Москва: Госстандарт, 2001. – 12 с.

5. А.А. Гуреев. Автомобильные бензины. Свойства и применение. Издательство: М.: Нефть и

газ. 1996 – 444 с.

6. В.П. Суханов. Переработка нефти: Учебник для средних проф.-техн. учеб. заведений. — 2-е

изд., перераб. и доп. —M.: Высш. школа, 1979. — 335 с

Приложения:

Таблица 1 – Индивидуальные октановые числа кислородсодержащих присадок.

Кислородсодержащая добавка Октановое число по исследовательскому методу

Ацетон 150

Изопропиловый спирт 97

Этилацетат 124

Таблица 2 – Сведения о пробах

Номер

пробы

Содержание бензина

АИ92, мл

Содержание кислородсодержащей добавки, мл

1 760 40 Ацетон

2 760 40 Изопропиловый спирт

3 760 40 Этилацетат

4 800 0 Без добавки

Таблица 3 – Экспериментальные данные

Проба Добавка ДНП, кПа ОЧ

1 Ацетон 71 94,9

2 Изопропиловый спирт 59 92,25

3 Этилацетат 71 93,6

4 Без добавки 76 92

Олимпиада школьников

«13 элемент. Alхимия будущего»

Изучение влияния среды на коррозию гвоздей

Секция: Химия

Тип работы: исследовательская

Выполнила:

Горлышкина Злата Юрьевна,

МБОУ «Лицей №174», 8 класс


Плясова Лариса Владимировна,

учитель химии МБОУ «Лицей № 174»

г. Зеленогорск 2016 г.

2

Оглавление:

1. Введение 3 – 4 стр.

2. Обзор литературы

2.1. История изучения коррозии металлов 5 стр.

2.2. Современное понятие о коррозии. Виды коррозии. 5 стр.

2.3. Коррозия железа. 6 стр.

2.3.1. Процесс химической коррозии железа 6 стр.

2.3.2. Процесс электрохимической коррозии 7 стр.

2.3.3. Процесс электрической коррозии 8 стр.

3. Основное содержание 9 – 10 стр.

4. Выводы 10 стр.

5. Литература 11 стр.

6. Приложения 12 стр.

3

1. Введение

Жизнь человека без металлов невозможна. Лучше всего об этом написал Сычев А.П. и

Фадеев Г.Н. в своей книге «Химия металлов»: «Странно представить себе в наше время, что

люди когда-то могли обходиться без металлов. Допустите на минуту, что металлы вдруг

исчезли из употребления. Пустынный и страшный мир откроется перед вами. Опустели

улицы городов и сел – не стало машин. Вид самих улиц ужасен. Они завалены обломками

бывших железобетонных зданий, мостов. Не мчатся по рельсам поезда, а в небе не раздается

гул моторов. Мир Земли распался: отдалились друг от друга континенты, страны и народы –

нет средств сообщения и информации. Добраться до ближайшего поселения человека стало

неимоверно трудно. Неизмеримо возросли трудности общения между людьми в мире без

металлов. Нет телевидения, радио, телеграфа и телефона; нет электрического света и даже

керосиновой лампы. Кругом воцарились мрак и тишина. В руках женщины каменная игла и

каменный нож, а у мужчин - каменные топоры, деревянный лук. Мир без металлов ужасен, а

без их соединений невозможен вообще». Но, к сожалению, очень часто под воздействием

окружающей среды поверхность металла самопроизвольно разрушается. Это связано с тем,

что металлы, вступая в реакции с окружающей средой, как бы стремятся перейти в те

соединения, в которых они находились в природе (оксиды, сульфиды и др.). Этот процесс

называется коррозией металлов.

Потери от коррозии колоссальны. Каждая шестая домна работает лишь для того,

чтобы восполнить потери металлов, «съеденных» ржавчиной. Но вред, наносимый

коррозией, не сводится только к потере металла вследствие его разрушения (прямые потери),

больший вред наносят косвенные потери. Гибнет труд людей, затраченный на обработку

металла и создание тех или иных машин и механизмов. Кроме того, немало труда

приходится затратить, чтобы заменить «изъеденные» коррозией детали новыми. Например,

для замены проржавевших под землей водопроводных труб приходится копать глубокие

траншеи. В городе для этого надо сначала взломать асфальт, который лишь недавно был

уложен. Чтобы сменить детали, например, химических или нефтехимических аппаратов,

приходится останавливать производство, а вынужденная остановка даже на сутки обходится

большими потерями готовой продукции. При коррозии загрязняется окружающая среда

(например, за счет утечки газа, нефти), может произойти снижение качества или порча

выпускаемой продукции и т.д. Таким образом, потери от коррозии в сотни раз превосходят

стоимость металла.

4

В нашей жизни мы используем железные гвозди. Часто можно увидеть, как они лежат без

надобности и покрываются ржавым налётом. Мы решили проверить, какая среда для

хранения гвоздей наиболее пригодна.

Гипотеза: влажная среда при хранении гвоздей наиболее активно влияет на их разрушение.

Цель: выяснить влияние различных видов коррозии на разрушение гвоздей.

Задачи:

1. Провести анализ информационных источников по коррозии металлов.

2. Определить методику постановки эксперимента.

3. Провести эксперимент по определению влияния среды на коррозию гвоздей.

4. Составить памятку по хранению гвоздей.

5

2. Обзор литературы

2.1. История изучения коррозии металлов

Люди издавна интересовались вопросами защиты от коррозии. Древнегреческий историк

Геродот (5 век до нашей эры) и древнеримский ученый Плиний Старший (1 век до нашей

эры) упоминают о применении олова для защиты железа от ржавчины.

Средневековые алхимики мечтали о получении нержавеющего железа. Уже в двадцатых

годах 19 века электролитическую коррозию изучают Г. Дэви и М. Фарадей. С тех пор во

многих странах мира было выполнено много работ по коррозии различных металлических

материалов. Однако правильной, научно обоснованной теории электрохимической коррозии

не было. Существовала лишь теория, выдвинутая в 1830 году швейцарским ученым Де ла

Ривом, оказавшаяся неверной, согласно которой подвергаться коррозии может лишь такой

материал, в котором есть инородные включения. В начале тридцатых годов 20 века,

советский ученый Фрумкин А.Н., изучая амальгамы металлов, показал, что активный металл

амальгамы растворяется в кислотах, хотя амальгама – это однородное вещество.

В 1935 году А.И. Шултин объяснил коррозию, как индивидуальных металлов, так и

сплавов. Он рассмотрел механизм протекания процесса коррозии и факторы, влияющие на

его скорость. В том же 1935 году Я.В. Дурдин так же высказал обоснованную им мысль о

растворении металлов в кислотах без наличия инородных включений в них. Таким образом,

советские ученые, в первую очередь Шултин и Дурдин, сформулировали теорию

электрохимической коррозии металлических материалов.

2.2. Современное понятие о коррозии. Виды коррозии.

Коррозия (от латинского слова «коррозио» - разъедание) – это самопроизвольно

протекающий процесс разрушения металлов в результате взаимодействия с окружающей

средой.

В зависимости от условий, в которых протекает коррозия, и механизма взаимодействия

металлов с окружающей средой различают химическую и электрохимическую коррозию.

Химическая коррозия протекает в сухих газах (газовая коррозия) при повышенных

температурах и не сопровождается возникновением электрического тока. Она протекает по

механизму гетерогенных реакций. Газовой коррозии подвергаются металлы при термической

обработке (ковка, прокат), детали двигателей внутреннего сгорания, арматура печей и т.д.

6

Отличительной особенностью химической коррозии является то, что продукты коррозии

(например, оксидные пленки) носят первичный характер, то есть образуются

непосредственно в местах соприкосновения метала с агрессивной средой. Поэтому скорость

коррозионного процесса определяется не только природой металла, но и свойствами

образовавшихся оксидных пленок. Например, на поверхности щелочных и щелочно-

земельных металлов в процессе окисления кислородом воздуха образуются толстые, рыхлые

оксидные пленки, через которые свободно проникает кислород, поэтому они не защищают

металл от разрушения. А на поверхности цинка, алюминия, никеля, хрома и других металлов

формируются тонкие, эластичные и сплошные оксидные пленки, которые изолируют металл

от контакта с агрессивной средой. Именно эти металлы применяют в качестве легирующих

добавок к стали (для повышения жаростойкости сплавов) и для нанесения защитных

покрытий на изделия, работающие в условиях газовой коррозии.

Химическая коррозия протекает не только в сухих газах, но и в неэлектролитах (бензин,

керосин, сероуглерод и т.д.). Например, коррозия бензобаков, нефтепроводов,

нефтехимического оборудования.

Электрохимическая коррозия протекает в растворах электролитов (кислоты, основания,

соли, морская и речная вода, влажная почва, атмосфера любого влажного газа) и

сопровождается возникновением электрического тока. Она протекает по механизму

гальванического элемента.

2.3. Коррозия железа.

Процесс коррозии железа чаще всего сводится к его окислению кислородом воздуха или кислотами,

содержащимися в растворах, и превращению его в оксиды. Коррозия металлов (ржавление)

вызывается окислительно-восстановительными реакциями, протекающими на границе металла и

окружающей среды. В зависимости от механизма возникновения, различают такие виды коррозии

железа, как: химическая, электрохимическая и электрическая.

2.3.1. Процесс химической коррозии железа

Окислительно-восстановительные реакции в данном случае проходят через переход

электронов на окислитель. В процессе коррозии такого типа кислород воздуха

взаимодействует с поверхностью железа. При этом образуется оксидная пленка, которая

называется ржавчиной:

3Fe + 2O2 = Fe3O4 (FeO•Fe2O3)

7

В отличие от плотно прилегающих оксидных пленок, которые образуются в процессе

коррозии на щелочных металлах, алюминии, цинке, рыхлая оксидная пленка на железе

свободно пропускает к поверхности металла кислород воздуха, а также другие газы и пары

воды. Это способствует дальнейшей коррозии железа.

2.3.2. Процесс электрохимической коррозии

Этот вид коррозии проходит в среде, которая проводит электрический ток. Металл в грунте

подвергается, преимущественно, электрохимической коррозии. Процесс коррозии такого

типа – это результат химических реакций с участием компонентов окружающей среды.

Также электрохимическая коррозия возникает в случае контакта металлов, находящихся в

ряду напряжений на некотором расстоянии друг от друга, в результате чего возникает

гальваническая пара катод-анод.

Атмосферный и грунтовый процесс коррозии выражается схемой:

Fe + O2 + H2O → Fe2O3 · xH2O

В результате образуется ржавчина различной расцветки, что обусловлено тем, что

образуются различные окислы железа. Какое именно вещество образуется в процессе

коррозии железа, зависит от давления кислорода, влажности воздуха, температуры,

длительности процесса, состава железного сплава, состояния поверхности изделия и т. д.

Скорость разрушения разных металлов различна.

Процесс коррозии металла в растворах электролитов – это результат работы большого

количества микроскопических гальванических элементов, у которых в качестве катода

выступают примеси в металле, а в качестве анода – сам металл. В результате чего возникают

микроскопические гальванические элементы.

Также атомы железа на разных участках имеют различную способность отдавать электроны

(окисляться). Участки металла, на котором протекает этот процесс, выступают в роли анода.

Остальные участки – катодные, на которых происходят процессы восстановления воды и

кислорода:

H2O + 2e– = 2OH

– + H2↑

O2 + 2H2O + 4e– = 4OH

–

8

Результат – из ионов железа (II) и гидроксид-ионов образуется гидроксид железа (II). Далее

идет его окисление до гидроксида железа (III) – основного компонента ржавчины:

Fe2+

+ 2OH– = Fe(OH)2

Fe(OH)2 + O2 + H2O → Fe2O3 · xH2O

Рис.1. Схема электрохимической коррозии железа без контакта с другими металлами

Для того чтобы гальванический элемент работал, необходимо наличие двух металлов

различной химической активности и среды, которая проводит электрический ток, –

электролита. При контакте железа и другого металла (например, цинка) коррозия железа

замедляется, а более активного металла (цинка) – ускоряется. Это обусловлено тем, что

поток электронов идет от более активного металла (анода) к менее активному металлу

(катоду). Так, при контакте железа с менее активным металлом, коррозия железа ускоряется.

2.3.3. Процесс электрической коррозии

Такой вид разрушения металлических подземных конструкций, кабелей и сооружений могут

вызывать блуждающие токи, исходящие от трамваев, метро, электрических железных дорог

и различных электроустановок с постоянным током.

Ток с металлических конструкций выходит в грунт в виде положительных ионов металла –

происходит электролиз металла. Участок выхода токов – это анодные зоны. Именно в них и

протекают активные процессы электрической коррозии железа. Блуждающие токи могут

достигать 300 А и действовать в радиусе нескольких десятков километров.

9

Блуждающими токами, исходящими от источников переменного тока, вызывается слабая

коррозия подземных стальных конструкций, и сильная – конструкций из цветных металлов.

Защита металлических конструкций от коррозии является очень важной задачей, так как она

причиняет огромные убытки.

3. Основное содержание

Для проведения эксперимента, мы взяли 3 среды для опыта и 1 среда – контроль. Опытные

среды: нефть, вода, раствор хлорида натрия. Опытная (контрольная) среда – воздух.

Для каждого опыта и контроля мы взяли по 3 гвоздя и три пробирки с каждой средой и

поместили туда гвозди и оставили на 9 дней.

Среда – нефть – пример химической коррозии. Среда вода и раствор хлорида натрия –

пример электрохимической коррозии. Фотографии с опытами находятся в приложении.

Через 9 дней мы обнаружили следующие результаты, которые занесли в таблицу № 1.

Таблица №1 «Разрушение гвоздей в разных средах»

№ Опыт № гвоздя Площадь коррозии (%) Среднее значение %

площади коррозии

1 Среда - нефть 1 Нет коррозии 0

2 Нет коррозии


2 Среда – вода 1 70 66,6

2 80

3 50

3 Среда – водный

раствор

поваренной соли

1 100 70

2 60

3 50

4 Контроль – воздух,

пробирка закрыта

1 Нет коррозии 0



Таким образом, наибольшее разрушение гвоздей произошло в среде, где была просто

водопроводная вода, а затем разрушение в растворе с поваренной солью. В закрытой

10

пробирке, где был воздух и в пробирке с нефтью мы разрушение железа не увидели. Значит,

способ хранения гвоздей, должен предполагать отсутствие влаги.

На основании этого составляем памятку хранения гвоздей.

1. Храните гвозди в закрытом сосуде при нормальной влажности постоянной

температуре воздуха (20̊ С).

2. Можно хранить гвозди в слои нефти при нормальной влажности постоянной

температуре воздуха (20̊ С).

3. Не разбрасывайте гвозди и не допускайте соприкосновения с водой.

4. Храните при постоянной температуре.

Выводы:

1. Коррозия металлов – самопроизвольный процесс разрушения металла под

воздействием окружающей среды.

2. Проведя опыт, определи % площади разрушения поверхности железных гвоздей.

Наибольшее разрушение происходит в обыкновенной воде, а затем в растворе

поваренной соли. И вообще не разрушилось в нефти и в закрытом сосуде с воздухом.

3. Коррозию железных гвоздей можно замедлить, если соблюдать правила для хранения

гвоздей. На основании опытов мы определили среды, в которых разрушение гвоздей

не происходило: воздух и нефть при постоянной температуре (20̊ С) и нормальной

влажности.

4. Используя памятку для хранения гвоздей, мы замедлим коррозию железа, и сможем

противостоять данному явлению.

11

Список используемой литературы:

1. Беккерт М. Мир металла. М., 1980г.

2. Венецкий С. В мире металлов. М., 1988г.

3. Кукушкин Ю. Химия вокруг нас. М., 1992г.

4. Мезенин Н. Занимательно о железе. М., 1985г.

5. Новошинский И.И., Новошинская Н.С. Химия 9, 10. М. 2003г

6. Улиг Г., Реви Р. Коррозия и борьба с ней. Л., 1989г.

7. Химическая энциклопедия Т.2. М., 1990г.

.

12

Приложение

«13 элемент. Alхимия будущего»

Тема: Совершенствование методов анализа

в аналитическом контроле

Научно-исследовательская работа

Григорьева Виолетта Владимировна

Дата рождения 17.07.1998 год

Г. Норильск, ул. Бегичева 30А-13кв

Индекс 663319

учащаяся 11 «А» класса

МБОУ «Гимназия №5»

Место выполнения работы:

аналитическая лаборатория

Научный руководитель:

Кошерайло Татьяна Владимировна,

МБОУ «Гимназия №5», учитель химии

Г.Норильск

2016

Актуальность данной темы очевидна. В настоящее время развитие и

совершенствование технологических процессов горно-обогатительного и

металлургического производства требует на современном этапе переход на современные

методы аналитического контроля.

Гипотеза: я полагаю, что усовершенствованные методы анализа и внедрение

нового оборудования являются единственным верным решением проблемы загрязнения

окружающей среды.

Цель работы: проанализировав классический метод («мокрой химии») и

современные физические методы контроля, выяснить какой из них больше соответствует

современным требованиям и оказывает наименьшее негативное влияние на окружающую

среду.

Объект исследования – методы аналитического контроля, предмет исследования

– выявление преимуществ одного из методов контроля.

Задачи:

· Проанализировать литературу по данному направлению;

· выяснить исторические и социальные предпосылки классического и физического

методов;

· выяснить преимущества и недостатки методов;

· доказать, что новейшие технологии улучшают окружающую среду и сохраняют

здоровье людей.

Методы решения основных задач:

· Анализ и обобщение методических источников по проблеме исследования;

· сравнительный анализ методов;

· опрос персонала аналитических лабораторий;

· составление рекомендаций.

Влияние розливов нефтепродуктов на сельскохозяйственные культуры

Цель работы – изучение влияние полива картофеля водой с различным

содержанием загрязняющей добавки.

В качестве загрязняющего компонента использовалось дизельное топливо

летнее марки евро 3. Как известно, все вещества, входящие в состав нефти и

нефтепродуктов, являются токсичными, канцерогенными. Пропитывание

нефтепродуктами почвенной массы приводит к изменениям в физико-химическом

составе, свойствах и структуре почв. Загрязнение почвы нефтепродуктами

подавляет фотосинтетическую активность растительных организмов.

Загрязнение сельскохозяйственных полей нефтепродуктами зачастую

происходит во время посева культур, сезонной обработки полей и сбора урожая,

т.е. в то время, когда на полях больше всего техники. В России большинство

промышленных автомобилей и агрегатов эксплуатируются на дизельном топливе.

Поэтому, этот вид нефтепродуктов может с наибольшей вероятностью стать

загрязнителем почвы и сельскохозяйственных культур.

В качестве объекта наблюдения выбраны 5 кустов картофеля. Данные по

составу смеси для полива представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Смеси для полива картофеля

Номер пробы Количество воды, мл Количество дизельного

топлива в смеси, мл

1 5000 0

2 4900 100

3 4800 200

4 4700 300

5 4600 400

Полив картофеля осуществлялся в течение августа 2015 г., каждое

воскресенье. В результате, зеленая часть растений и клубни картофеля

сохранилась только у проб 1-3, причем у пробы 3 клубни практически

отсутствовали. Проба 4 имела засохшую надземную часть и развитую корневую

систему, проба 5 – отсутствовала надземная часть, найдены остатки корневой

системы. Затем мы исследовали образовавшиеся клубни. Характеристика клубней

представлена в таблице 3.

Таблица 3 – характеристика клубней.

Куст №3

(много

дизтоплива)

Куст №1

(чистая вода)

Куст №2

(мало


Куст №3

(много


Количество

клубней (шт)

15 11 1

Масса

клубней (кг)

3,06 1,89 0,059

Средняя

масса клубня (кг)

0,23 0,171 0,059

Цвет

мякоти клубня

Желтый Белый Белый с

зелеными

оттенками

Способы решения поставленной проблемы

Биологические методы

В природе широко распространены микроорганизмы, способные разлагать

углеводородные соединения и очищать природные объекты (почвы, воды) от

нефтепродуктов. Микроорганизмы-деструкторы могут быть использованы для

различных биотехнологий уничтожения токсичных веществ и очистки от них

загрязненных почв и водоемов.

Вывод: Таким образом, было выявлено, что не только посадка

сельскохозяйственных культур в зараженную нефтепродуктами почву, но и

воздействие нефтепродуктов на растения (картофель) в период образования

плодов замедляют или прекращают жизнедеятельность растения. Для решения

поставленной проблемы мы предлагаем использовать методы биовосстановления,

в результате чего мы получим увеличение урожайности и повышение качества

выращиваемых растений и продукции из них.

Аннотация

“Загрязнение почв в зоне влияния железнодорожного транспорта”

Выполнили:

Качаева Юлия Алексеевна, ученица 11”В” класса, Леви Алексей Максимович, ученик 11”В” класса

Научные руководители: Оробьева Анастасия Сергеевна, учитель химии СФУ

Молчанова Елена Робертовна, учитель химии МБОУ СШ №144

Актуальность проблемы:

В настоящее время существует общее представление о том, что

воздействие железнодорожного транспорта на окружающую среду

обусловлено, а) строительством железных дорог, б) производственно-

хозяйственной деятельности предприятий, в) эксплуатацией и г) сжиганием

топлива.

Наиболее распространёнными загрязнителями территорий предприятий

железнодорожной отрасли являются органические вещества и продукты их

сгорания (нефть, нефтепродукты, мазут, топливо, смазочные материалы,

полициклические ароматические углеводороды) и тяжелые металлы (железо,

марганец, свинец, медь, цинк, кобальт и др.)

Основной причиной загрязнения железнодорожных путей

нефтепродуктами является их утечка из цистерн, неисправных котлов, при

заправке колесных букс. Тяжелые металлы попадают в почвы при

железнодорожных пространствах при перевозке в открытых вагонах и

перегрузке различных руд, минеральных удобрений, истирании проводов и

рельсов и при сгорании жидкого и твердого топлива на стационарных и

передвижных источниках.

При этом особенно интенсивное загрязнение почв нефтепродуктами и

тяжелыми металлами происходит в непосредственной близости от

железнодорожного полотна–в зоне от 0 м (когда, например, углеводородное

сырье проникает между шпалами в слой из песка и щебня, что приводит к

уплотнению насыпи, ухудшению отвода атмосферных осадков и приводит к

деформации или просадкам пути-до 20 м. Тяжелые металлы накапливаются в

поверхностном слое почвы, а нефтепродукты могут проникать на большую

глубину.

Цель работы: Изучит степень загрязнения почв в зоне влияния

железнодорожного транспорта.

Задачи:

· Изучить литературу и современные представления о возможных видах

загрязнения почв в зоне влияния ж/д.

· Получить пробы почв в зоне влияния железной дороги на различном

расстояние.

· Получить водные вытяжки отобранных образцов почв.

· Исследовать рН водных вытяжек.

· Определить жесткость водных вытяжек.

· Установить содержание растворенных веществ водных вытяжек.

· Сделать вывод о степени загрязненности почв в зоне влияния

железной дороги.

1.Исследование состояния почв в зоне влияния железнодорожного

транспорта

На I этапе были взяты пробы почв в зоне влияния ж/д, непосредственно

возле ж/д в пяти и десяти метрах.

На II этапе были приготовлены водные вытяжки по госту 26423-85, а

далее был проведён органолептический анализ сухих почв и водных вытяжек

по двум признакам: цвет, запах.

На III этапе были проведены измерения рН водных вытяжек с

использованием индикаторной бумаги.

На IV этапе для определения жёсткости использовали

комплексонометрический метод по госту 10398-76.

На V этапе, для определения общей минерализации почв, пробы воды

водных вытяжек были помещены в алюминиевые чашечки и высушены до

воздушно-сухого состояния. Сначала мы взвешали чашечки до высушивания

жидкости, а после, рассчитав полученные результаты по специальной

формуле, мы получили интересные результаты.

Результаты

Вот какие результаты мы получили, проделав несколько опытов:

Посмотрев на результаты рН, мы можем заметить, что чем ближе почва

к железной дороге, тем она становится более кислой.

Далее результаты проверки жесткости почвенных вытяжек показали,

что жесткость водных вытяжек меньше, чем жесткость водопроводной воды,

использованной при их получении. Это свидетельствует о высокой

сорбционной способности почв, которая свидетельствует о том, что земля,

которая находится возле железной дороги и в 10 метрах от неё не безопасна.


Измерение уровней рН водных вытяжек показало, что по мере

приближения к железной дороги почва становится более кислой. Вероятно,

это связано с повышенном содержание оксидов серы или азота.

Все образцы почв способны хорошо сорбировать ионы

щелочноземельных металлов. Это может приводит к возрастанию

содержания ионов металлов выше безопасного уровня.

Результаты определения минерализации почвенных вытяжек

свидетельствует, что содержание растворимых солей в почвах с

приближением к железной дороги уменьшается. Это может быть связано с

вытеснением подвижных катионов и анионов.

Тема: Загрязнение окружающей среды

Автор: Коноплянкин Кирилл ,10 «В» класс, МБОУ СОШ №144, Советский р-он, г.

Красноярск;

Научный руководитель: Рыбакова Лилия Владимировна , учитель биологии в МБОУ

СОШ №39;

Одной из актуальных проблем , волнующих человечество, является экологическая .Сайт

министерства природных ресурсов РФ опубликовал рейтинг ста самых загрязненных

городов в России, с самой плохой экологией. Согласно рейтингу, Красноярск замыкает

тройку "лидеров". Поэтому было актуально провести оценку экологического состояния

территории школы №39, расположенную в Октябрьском районе города Красноярска по

улице Калинина.

Рядом с территорией школы находится четырехполосная автодорога, через которую

проходит большое количество автотранспорта, нанося ощутимый вред, выбрасывая

ядовитые вещества. Автомобили сжигают огромное количество нефтепродуктов, вредные

выбросы попадают в атмосферу и почву. Поскольку основная масса автомобилей

сконцентрирована в крупных городах , то и основной удар приходится на них и их

жителей. Автомобили всего мира выбрасывают в окружающую среду более 2 млн. т.

свинца ежегодно. В основном он оседает вдоль дорог, накапливается в почве. Из почвы и

частично из воздуха свинец попадает в растения. С каждым годом количество транспорта

растет, а, следовательно, растет содержание вредных веществ в атмосфере и почве.

Автомобиль - один из главных источников загрязнения окружающей среды в больших

городах. В Красноярске выброс автотранспортом загрязняющих веществ в атмосферный

воздух остается одной из главных проблем . Отработанные газы двигателей внутреннего

сгорания содержат более 200 вредных веществ и соединений , в том числе и

канцерогенных . Среди веществ, вызывающих химическое загрязнение воздуха, наиболее

распространены и опасны оксиды азота, серы, угарный газ, углеводороды, тяжелые

металлы , сажа - продукты неполного сгорания топлива.

Загрязнение воздуха в первую очередь отрицательно сказывается на состоянии здоровья

человека , на животных и растениях.

Вокруг крупных городов , металлургических предприятий , вдоль дорожных магистралей

и вокруг мест свалок промышленных отходов образуются зоны загрязнения почвы

свинцом, мышьяком, висмутом , медью, кадмием и т.д. Поэтому качественный

химический анализ почвенного раствора является одним из простых и доступных методов

обнаружения " нежелательных элементов".

Анализ водной вытяжки почв описан русским ученым Н. Комовым ( 1788 г.) , а с конца

XIX века он используется как основной метод для определения степени и характера

засоленности почв и решения других практических задач. В лаборатории для получения

водной вытяжки используют дистиллированную воду.

Как известно , круговорот воды осуществляется за счет её испарения и осаждения в виде

атмосферных осадков (снега. дождя. града). При этом в атмосферу попадают сотни

веществ , которые ранее отсутствовали в природе . Это атмосферные загрязнители -

сернистый газ, оксид азота, оксид углерода ( угарный газ) , хлор, формальдегид , и др . В

некоторых случаях из двух или нескольких относительно неопасных веществ ,

выброшенных в атмосферу , под влиянием солнечного света могут образоваться ядовитые

соединения . Главные источники загрязнения - тепловые электростанции ,

нефтеперерабатывающие предприятия и автотранспорт.

Основные агенты воздействия атмосферы на гидросферу - это атмосферные осадки в виде

дождя и снега . Снежные хлопья и дождевые капли захватывают примеси и выводят их из

атмосферы. Таким образом. осадки приводят к уменьшению концентрации загрязняющих

веществ в воздухе . Снежные хлопья за счет большой поверхности адсорбции являются

лучшими его очистителями . При таянии снежного покрова примеси загрязняют водоемы .

Снежный покров накапливает в своем составе практически вещества , поступающие в

атмосферу. поэтому по результатам качественного анализа талого снега можно судить и

об атмосферном загрязнении .

В 1921 г. было найдено вещество , подавляющее детонацию бензина, - тетраэтилсвинец .

Небольшая добавка тетраэтилсвинца повышает качество бензина и, соответственно,

экономичность двигателей внутреннего сгорания , а присутствие специальных веществ

обеспечивает связывание этого металла в легколетучие соединения и удаление их с

выхлопными газами . Автомобили всего мира выбрасывают в окружающую среду более 2

млн. т. свинца ежегодно. В основном он оседает вдоль дорог , накапливается здесь в

почве. Из почвы и частично из воздуха свинец попадает в растения.

Обычно содержание свинца в растениях незначительно , примерно 0,001- 0,002% от веса

золы. Но верхний порог концентрации свинца для растений пока не установлен.

Некоторые растения , например мхи и лиственница , поглощают его в довольно больших

количествах , а береза , ива , осина - в меньших . Всего растительность суши вовлекает в

биологический круговорот ежегодно 70-80тыс. т. свинца. Неудивительно , что содержание

этого металла оказывается повышенным в растениях , растущих вблизи автодорог.

Соли свинца ядовиты. В медицине известны случаи свинцовых отравлений на

металлургических предприятиях. Это тяжелое заболевание организма, сопровождающееся

поражением центральной и вегетативной нервной системы , нарушением объема веществ.

Еще опаснее медленное , незаметное , отравление организма , которое может привести к

генетическим нарушениям . Главная опасность - свинец , рассеянный в воздухе.

Соединение этого металла через легкие поступают в кровь человека . В 100 см2 крови

обычно содержится 15- 35 мкг свинца. При дыхании загрязненным воздухом эта величина

может достигать 80 мкг и выше. Комиссия по загрязнению окружающей среды

Великобритании сообщила , что сильное загрязнение воздуха городов свинцом отражается

на интеллектуальном развитии детей.

В зимнее время свинец из автомобильных выхлопов оседает на поверхности снега. Здесь

же скапливаются вредные вещества, выбрасываемые промышленными предприятиями,

противогололедные реагенты. Весной часть из них проникает в почву, а часть выносится

талыми водами в открытые и подземные водоемы.

Исследуя пробы снега, собранного в разных местах, можно получить достаточно полное

представление о степени и характере загрязнения окружающей среды на этих участках.

При решении поставленной задачи- дать оценку загрязненности среды на разном

расстоянии от автомобильной дороги- мы использовали метод биотестирования, т.е.

определения качества окружающей среды с помощью живых организмов. Загрязнение,

как свинцом, так и другими веществами отрицательно сказывается на состоянии растений.

Сравнительная оценка показателей их роста и развития позволяет оценивать степень

воздействия неблагоприятного фактора.

Библиография.

1. Гарицкая М.Ю. Оценка экологического благополучия территории - Оренбург, ОГМА

2004

2. Голубина Н.А. Лабораторый практикум по экологии .-М .,2008.

3. Груздева Л.П. Биоиндикация качества природных вод .\\ Биология в школе. 2002, № 6

с. 10

4. Лысенко Н.Л. Биоиндикация и биотестирование водных экосистем.\\ Биология в школе

.1996, № 5 с.12

5. Никаноров А.М.,. Хоружая Т.А. Экология . - М., Приор, 2001.

6. Степановских А.С. Охрана окружающей среды .- М.: ЮНИТИ- ДАНА , 2001.

7. Теоретические вопросы биотестирования .- Волгограда, 1983.

8. Филенко О.Ф. Методы биотестирования качества водной среды . - М .: МГУ, 1989

ТЕЗИСЫ

«Композиционные сплавы и их свойства»

Автор: Керимов Рагим Интигам оглы

МБОУ «Гимназия № 5», 11 класс

г. Норильск

Цели:

· Изучить свойства композиционных сплавов;

· Изучить плюсы и минусы металлотерапии;

· Рассмотреть эволюцию химии металлических соединений.

Задачи:

· Анализ металлокомплексных соединений.


· Анализ и обобщение литературных источников по проблеме

исследования;

· Сравнительный анализ.

Металлы активно используют в медицинских целях и для производства

косметических средств. Чтобы справиться с тем или иным недугом, важно

правильно выбрать нужный металл.

1. Железо. Этот металл благотворно влияет на мозг, печень и костную

ткань. В минимальных количествах железо необходимо принимать во

внутрь для нормального функционирования кроветворной функции.

2. Медь. В биологии медь считается металлом жизни. Это

умозаключение абсолютно верно, так как медь участвует практически

во всех обменных процессах живых организмов. С помощью медных

пластин и монет лечится множество болезней: отечность, опухоли,

воспаление миндалин, ушибы, боли в животе, гайморит. Медную

монетку перед использованием необходимо хорошенько начистить

наждачной бумагой и прокалить на огне.

3. Серебро. Про антибактериальные свойства этого металла слышали

все. Серебро помогает снять воспаление, избавляет от изжоги,

стимулирует иммунитет. Внутрь обычно принимают воду с

содержанием серебра. Доказано, что «серебряная вода» помогает при

ангине, стоматитах и заболеваниях желудочно-кишечного тракта.

Носить серебряные аксессуары рекомендуется тем людям, кто

страдает от повышенного давления.

4. Золото. Этот благородный металл усиливает циркуляцию крови,

способствует омолаживанию и выведению шлаков. Ношение золотых

аксессуаров лечит сердечные болезни, укрепляет нервную систему,

улучшает память.

5. Цирконий. Цирконий обладает высокой стойкостью к

воздействию биологических сред, не вызывает аллергии даже

при очень длительном контакте, благодаря чему применяется для

создания костных, суставных и зубных протезов, а также

хирургических инструментов. Полезное воздействие циркония не

значительно, схожего эффекта можно добиться применением

витаминов. Поэтому кластерное воздействие циркониевого

браслета, скорее интересный с научной точки зрения физико-

химический процесс, чем метод лечения.

Тезисы научно-исследовательской работы

на тему: «Изучение зависимости между удельной электропроводностью раствора

электролита и внесённым в него соединением»

Выполнил:

Похильченко Андрей Леонидович,

Ученик 8 класса

МОБУ Усть-Ярульской СОШ

с.Усть-Яруль,

Ирбейский р-он,

Красноярский край


Жигалёва Марина Валентиновна,

учитель физики

МОБУ Усть-Ярульской СОШ

1. Введение

В нашей повседневной жизни нельзя не заметить многих полезных соединений как

гидроксид натрия, пероксид водорода, а также покрытий, таких как алюминиевые,

разнообразные хромовые, медные покрытия. Но с помощью чего было произведено всё

это? Немного справочной информации и мы узнаем, что это всё результат изобретений

электрохимии, в частности электролиза. Электролиз является хоть и не явным для

широких масс людей изобретением электрохимии, но важнейшей технологией

современной промышленности. Ведь большинство металлов из руд извлекается при

помощи электролизных установок, разнообразные металлические покрытия, очистка

сточных вод, воспроизведение первозданной формы предмета, получение ранее

неизвестных соединений, химические источники питания, словом, всё это существует

лишь благодаря изобретению электрохимии – электролизу.

В то же время электролиз, сам по себе, процесс довольно энергозатратный, и,

вследствие чего, он становится очень дорогим и малодоступным. В свою очередь,

подобную тенденцию можно, по крайней мере, улучшить, сделать процесс электролиза

таким, чтобы в результате подачи электричества в раствор электролита энергопотери

были минимальны. Иначе сделать КПД электролиза более высоким.

Таким образом, я пришёл к выводу о том, что необходимость в изучении

уменьшения энергопотерь в результате процесса электролиза необычайно актуальна.

Поэтому я, проанализировав различные справочные источники, а также посоветовавшись

с учителем физики, понял что: Во-первых, основа энергопотерь приходиться на нагрев

раствора электролита, в результате работы сопротивления электрическим зарядам. Во-

вторых, исходя из вышесказанного, для того, чтобы достичь желаемой цели нужно создать

такой раствор электролита, чтобы он никоим образом не загрязнял конечный продукт, а

также имел как можно более высокий показатель электропроводности. Собственно

добиться этого, я намерен посредством последовательного добавления определённой

соли, с последующим измерением удельной электропроводности. В качестве конечного

продукта, в результате электролиза воды я планирую получить чистый кислород и

водород.

Проблема:

Недостаточная изученность процесса электролиза, в частности, возможности

увеличения электропроводности электролита.

Факт:

При внесении соли в раствор электролита, он меняет свои физико-химические

свойства

Гипотеза:

Если возможно увеличить удельную электропроводность электролита (в т. ч КПД

электролиза) посредством внесения в него определённой соли, то я смогу уменьшить

энергопотери электролиза, вследствие чего пополню знание об электролизе

Цель:

Добиться максимально возможной (в условиях школьной лаборатории)

электропроводности электролита, при помощи манипуляций с качественным составом

добавки.

Задачи:

1)Проанализировать справочную литературу по теме электролиза и влиянию добавления

соли в электролит;

2)Подобрать теоретическим способом подходящие по всем требованиям добавки (соли);

3)Провести практическую часть по плану;

4)Составить сводную таблицу по полученным результатам;

5)Сделать выводы

Объект исследования:

Электролиз воды

Предмет исследования:

Удельная электропроводность раствора электролита (электропроводность воды с

добавленными в неё солями)


- Эмпирический (эксперимент)

- Теоретические (анализ и обобщение)

2. Основная часть работы

I - Общие сведения, основные положения

- Основные (в т. ч. абстрактные и точные) понятия, формулы необходимые для расчётов,

планирование методики проведения эмпирической части научно-исследовательской

работы;

- С помощью теоретического способа были найдены добавки, которые могут показывать

хорошие электропроводные характеристики: гидроксиды активных металлов, их же

нитраты и другие кислород содержащие соли, а также фториды.

II – Практическая часть

- Оформлена в виде лабораторной работы;

- Включает в себя: цель лабораторной работы, оборудование, используемое в ходе работы,

порядок выполнения работы, фотографии по каждому пункту плана, описание каждого

опыта, графики и таблицы, отражающие суть практической части;

- Исходя из практической части, найдены наилучшие и плохие составы электролита, по

принципу наибольшего значения удельной электропроводности;

-Найдены перспективы и дальнейшее развитие работы;

- Все результаты оформлены в наглядные пособия: таблицы и графики.

3. Заключительная часть

IV – Вывод

Поставленная гипотеза подтвердилась, действительно в случае добавления

гидроксидов активных металлов увеличивается удельная электропроводность, и, как в

следствие, увеличение КПД электролизной установки;

Я получил следующие результаты:

- Наилучшей добавкой, улучающей проводимость электролита, является смесь гидроксида

натрия и калия;

- Без учёта малой растворимости (5%) худшей добавкой, вопреки ожиданиям, стал фторид

натрия, но к нему же у меня появился наивысший интерес, как к перспективной добавке,

ведь даже при столь малой растворимости (5 г в 100 мл при 0оС) он показал неплохую

электропроводность;

- Выявлена закономерность в составе, которая обуславливает высокую

электропроводность – чем выше разность потенциалов атомов входящих в соединение,

тем выше его электропроводность;

- Найдены направления, по которым можно осуществлять дальнейшие исследования –

опыты, основанные на изменении электропроводности электролита от температуры,

материала электродов, более сложных электролитов (полиэлектролитов); влияние

внешних факторов на электропроводность;

Возможной областью применения может стать улучшение промышленного

электролиза воды, а также моя работа может послужить в качестве рабочего материала на

занятиях посвященных электрохимии.

Источники

1) https://ru.wikipedia.org/wiki/Электролиз

2) http://studopedia.ru/3_70575_elektroprovodnost-rastvorov-elektrolitov.html

3) http://studopedia.ru/15_54895_faktori-ot-kotorih-zavisit-elektroliz.html

4) А. П. Крешков. Основы аналитической химии. Физико-химические (инструментальные)

методы анализа, Изд. «Химия», 1970

5) Левин А.И «Теоретические основы электрохимии»

6) Якименко Л.М «Электролиз воды»

Тема:Реактив Гриньяра в органическом синтезе.

Автор: Созарева Е.В. ,ученица «10М2» класса МБОУ СШ №144.

Реактив Гриньяра в органическом синтезе. Реактив Гриньяра-металлоорганическая химическая

реакции, вкоторой арил или алкилмагнийгалогениды (также называемые реактив

ами Гриньяра ) действуют какнуклеофилы, атакуя электрофильный атом углерода

с образованием углерод - углеродной связи. РеакцияГриньяра -

важный метод создания углерод-углеродных связей, а также связей углерод-

гетероатом (P,Sn,B,Siи др.)

Получение реактива Гриньяра.

Реактивы Гриньяра обычно синтезируют в абсолютном простом

эфире (диэтиловом, диамиловом или тетрагидрофуране) реакцией металлического магния с

арил-илиалкилгалогенидом, и другими галоген-содержащими соединениями (обычно

применяют иодиды или бромиды; хлориды применяют редко, а фториды к реакции с магнием

не способны). Сама реакция протекает через образование четырех или шестичленного

интермедиата радикалов, галогенид ионов и катионов магния, после перераспределения

зарядов устанавливается равновесие Шленка :

Для смещения реакции влево применяются координирующиеся на магний растворители (с

жесткимгетероатомом, например, простые эфиры - диэтиловый эфир, тетрагидрофуран).

Поскольку в них кислород является жестким донором с высоким сродством к жесткому

катиону магния, при координировании молекул растворителя из частицы :

вытесняется "мягкий" анион галогена и присоединяется органический радикал,

являющийся слабым донором. Кроме того, диоксан образует нерастворимые комплексы с

галогенидами магния, а из бензола они выпадают самопроизвольно.

Похожие свойства проявляет цинк, являющийся более мягким аналогом реактивов

Гриньяра (в реакциях с галогенидами карбонилов металлов магниевые реагенты

атакуют CO даже при сильном охлаждении реакционной смеси, тогда как цинковый

реагенты обменивают радикал на атом галогена)

Некоторые реактивы Гриньяра (например фенилмагнийбромид) являются

коммерчески доступными в виде растворов в диэтиловом эфире или

тетрагидрофуране.

1) Взаимодействие металлического магния с органическими галогенидами.

2) Трансметаллирование других металлорганических соединений

(например литийорганических).

Присоединение реактива Гриньяра к альдегидам и кетонам

Присоединение R-MgHal к формальдегиду приводит к образованию первичных спиртов:

Из альдегидов получаются вторичные спирты:

В реакции с кетонами образуются третичные спирты:

Реакции с карбонильными соединениями:

Реакции с другими электрофилами:

СИНТЕЗЫ ПО РЕАКЦИИ ГРИНЬЯРА

Гриньяром было показано, что в присутствии абсолютного эфира

галоидопроизводные углеводородов как жирного, так и ароматического

ряда реагируют с металлическим магнием, образуя

галоидомагнийорганические соединения (обычно называемые просто

магнийорганическими соединениями):

R-Hal + Mg à R-MgHal

Эти соединения отличаются большой химической активностью и

способны вступать в разнообразные реакции.

Водой магнийорганические соединения разлагаются с образованием

соответствующих углеводородов:

R-MgHal + H2O à R-H + Mg(OH)Hal

Аналогично действуют спирты и карбоновые кислоты.

Особенно важной является реакция присоединения магнийорганических

соединений к карбонильной группе, например:

Полученные продукты разлагаются водой согласно уравнению:

Реакции магнийорганических соединений играют исключительно

большую роль в органической химии, так как они могут быть

использованы для синтеза самых разнообразных соединений.

Так, при помощи магнийорганических соединений могут быть получены:

карбоновые кислоты - путем взаимодействия с углекислым газом

первичные спирты - путем взаимодействия с муравьиным альдегидом

вторичные спирты - путем взаимодействия с другими альдегидами

третичные спирты - путем взаимодействия с кетонами

кетоны - путем взаимодействия с нитрилами

и многие органические соединения других классов.

Так как магнийорганические соединения легко разлагаются водой (или

спиртами) с образованием углеводородов, то все исходные вещества и

прибор должны быть тщательно высушены. Особое внимание надо

обратить на тщательное освобождение эфира от обычно присутствующих

следов влаги и спирта.

73. Бензойная кислота

Бензойная кислота может быть получена из иодбензола (или

бромбензола) в результате следующих реакций:

C6H5I + Mg à C6H5-MgI

Образованию магнийорганических соединений способствует присутствие

небольшого количества иода.

Реактивы Гриньяра можно широко использовать в синтезе спиртов. Для этого используют реакцию алкилмагнийгалогенидов и карбонильных соединений. Механизм данного процесса показан на иллюстрации:

Кстати, если использовать эфиры 4-оксокислот или 5-оксикислот, то поджидает неудача - в процессе реакции мы фактически формируем алкоксид, который является отличным нуклеофилом. Так как кетогруппа будет более реакционноспособна, алкоксид будет атаковать другой карбонил. Результатом явится замещенный лактон.

1

ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет»

Синтез и исследование наночастиц золота

Автор:

Трошин Владислав Сергеевич

8 класс, МАОУ«Гимназия № 13 «Академ»,

г. Красноярск

Научный руководитель:

Трофимова Татьяна Владимировна

ФГАОУ ВО СФУ,

аспирант

Красноярск - 2016

2

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 3

1 Литературная часть 4

1.1 Наночастицы золота 4

1.2 Синтез наночастиц золота 5

1.2.1 Синтез сферических наночастиц 5

1.2.2 Синтез наностержней 5

1.3 Применение наночастиц золота 5

2 Экспериментальная часть 7

2.1 Приборы и реактивы 7

2.2 Получение сферических наночастиц золота 8

2.3 Получение наностержней золота 8

Выводы 10

Список использованных источников 11

3

ВВЕДЕНИЕ

Наночастицы золота самый востребованный и самый загадочный объект среди

металлических наноматериалов. Области их применения настолько широки, что не

поддаются описанию. Практически в любом современном продукте или материале можно

найти применение золоту. Благородный металл в наносостоянии проявляет целый веер

новых свойств недоступных для массивного золота.

Важным этапом развития нанотехнологий можно назвать 1857 год, когда английский

физик и химик Майкл Фарадей установил, что коллоиды золота обладают рядом особых

оптических и электрических свойств. Ученый пришел к такому выводу, когда использовал

фосфор для восстановления хлорида золота, из которого он однажды и получил взвесь

наночастиц этого металла. Хотя Фарадей и другие его современники работали над созданием

надежной техники получения коллоидного золота, наномир оставался для них тайной, даже

несмотря на то, что характеристики подобных частиц уже тогда вполне можно было

наблюдать и измерять. Сейчас, в эпоху микроскопов, способных увидеть даже атом, и

компьютеров, настолько мощных, что мы можем моделировать поведение химических

элементов, области применения золотых наночастиц развиваются и расширяются все

интенсивнее.

Наночастицы золота могут быть использованы в различных сферах

жизнедеятельности, что обуславливает интерес и необходимость изучения свойств этих

частиц. Особое значение имеет применение наночастиц в медицине, что в будущем поможет

спасти множество человеческих жизней.

В связи с этим целью работы являлось получение наночастиц золота различной

формы (сферические и наностержни) и изучение этих частиц.

Для достижения поставленных целей были рассмотрены теоретические материалы и

проведены ряд опытов в лаборатории физической и неорганической химии Сибирского

федерального университета.

4

1 ЛИТЕРАТУРНАЯ ЧАСТЬ

1.1 Наночастицы золота

Золото – один из первых открытых человеком металлов, история изучения и

применения которого насчитывает, как минимум, несколько тысяч лет. Первые сведения о

коллоидном золоте можно найти в трактатах китайских, арабских и индийских ученых,

которые уже в 5-6 веках до нашей эры получали коллоидное золото и использовали его, в

частности, в лечебных целях.

Наночастицы золота - это система, состоящая из большого числа атомов золота,

размер которой лежит в диапазоне от 1 до 100 нм. В нанотехнологии наночастицы

определяются как небольшие объекты, которые ведут себя как единое целое, с учетом их

транспортабельности и свойств.

Наночастицы обладают уникальными свойствами. В растворе они не выпадают в

осадок, так как Броуновское движение поддерживает их во взвешенном состоянии, и

образуют коллоидные системы. Благодаря своим малым размерам наночастицы не

препятствуют прохождению света и опалесцируют - рассеивают свет так, что создаётся

иллюзия свечения самого раствора.

Также при синтезе частицы приобретают внешний заряд, причём в зависимости от

способа частицы могут приобретать как положительный, так и отрицательный, но всегда

одинаковый для всех частиц внешний заряд. Это явление не даёт частицам слипаться и

позволяет нам связывать частицы золота с другими заряженными частицами [1].

Классификация наночастиц золота очень разнообразна: они различаются в

зависимости от формы, размеров и т.д.

В работе были рассмотрены два вида наночастиц золота: сферические и наностержни.

Сферические наночастицы – всегда круглой или шарообразной формы.

Наностержень – нанообъект относящийся к нитевидным нанокристаллам, у которого

два размерных параметра находятся в диапазоне 1-100 нм, а третий — длина — несколько

больше.

Наибольший из размеров наностержня считается его длиной и совсем необязательно

должен укладываться в нанодиапазон. Два других размера должны отличаться между собой

меньше, чем в три раза, в то время как отношение длины наностержня к этим размерам

должно быть больше, чем 3:1. Строгой границы между наностержнями и нановолокнами, а

также нитевидными нанокристаллами не существует, однако к последним обычно относят

наностержни (а при отсутствии информации о внутреннем строении — и нанотрубки) с

соотношением размеров 10:1 и более.

5

1.2 Синтез наночастиц золота

1.2.1 Синтез сферических наночастиц

Наиболее широко распространенным методом получения золотых наночастиц с

размерами в пределах 8-150 нм для медико-биологических приложений остается метод

цитратного восстановления HAuCl4. Суть методов в том, что к кипящему 0,01% раствору

HAuCl4 добавляют 1% водный раствор цитрата натрия в количестве, варьируемом в

зависимости от требуемого размера частиц. Несмотря на более чем полувековую историю

изучения и применения цитратного восстановления тетрахлороаурата, химизм реакции и

процесс формирования и развития золотых частиц продолжает интересовать исследователей

[1].

1.2.2 Синтез наностержней

Техника беззародышевого роста наностержней золота позволяет получать частицы,

размеры которых варьируются от 4 до 50 нм. Недостатком этого метода является низкая

монодисперсность золотых наностержней и формирование большого количества

сферических наночастиц. Эти недостатки исключаются путем регулирования рН раствора

роста и использования борогидрида натрия в качестве восстанавливающего агента. По

данным ПЭМ частицы имеют длину около 18 нм и ширину около 4,5 нм.

Многие исследователи синтезировали наностержни золота зародышевым методом,

который был предложен группой К. Мёрфи, а затем усовершенствован группой М. Эль-

Сайдера. Один из возможных механизмов роста наностержней в присутствии ПАВ состоит в

следующем: в растворе ПАВ формируются мицеллы, размеры которых зависят от

концентрации ПАВ и ионной силы раствора. При добавлении зародышевых частиц к

ростовому раствору, они покрываются молекулами ПАВ и включаются в мицеллы.

Восстановление тетрахлороаурата на зародышах приводит к формированию наностержней с

геометрией, определяемой анизотропией мицеллы. Золотые наностержни, полученные этим

методом имеют ширину около 8 нм и длину около 50 нм, в зависимости от содержания ионов

серебра [1].

1.3 Применение наночастиц золота

Золотые наночастицы имеют широкий спектр применения: от медицины до

электроники.

Они нашли разнообразное применение в нанобиотехнологии и наномедицине

благодаря возможности варьировать спектральное положение и амплитуду их плазмонного

резонанса за счет изменения размера, формы, структуры частиц. Наиболее широкое

6

применение в медицине коллоидное золото нашло в качестве иммунохимических маркеров.

Коллоидное золото удовлетворяет всем требованиям к идеальному маркеру – легкая

электронномикроскопическая визуализация, заданный размер, форма и структура,

стабильность, прочное связывание с биомолекулами без снижения их активности. Впервые

конъюгат коллоидного золота с иммуноглобулинами был применен в качестве

иммунохимического маркера в 1971 году, а после появления в 1973 году работы Френса,

посвященной методам синтеза коллоидов с определенным, заранее заданным размером

частиц, началось активнейшее использование биоспецифических маркеров на основе золота

в разных областях биологии. C тех пор вышло огромное количество работ, посвященных

применению коллоидного золота и его конъюгатов [2].

Золото используется в качестве средства лечения различных заболеваний уже давно,

но сейчас оно является основой для совершенно новаторских способов достижения

терапевтического эффекта. Проблема многих современных методик лечения рака состоит в

том, что их действие не может быть направлено с предельной точностью. Сложности

вызывает доставка лекарства напрямую к раковой опухоли, и именно поэтому требуются

большие дозы, чтобы гарантировать доставку необходимого количества медикамента к

пораженным клеткам. К несчастью, используемые лекарства не всегда могут успешно

«опознать» такие клетки и отделить их от здоровых. Это приводит иногда к тому, что

лечение становится опаснее самой болезни. Однако если будет найден способ более точной

доставки препаратов к раковым клеткам, требуемая доза сократится и не будет влиять на

клетки здоровые, а вредное воздействие на окружающую опухоль ткань существенно

уменьшится.

Диагностика — это та область, в которой использование золотых нанотехнологий

может перевернуть современные понятия о медицине. Быстродействующие и недорогие

тесты, основанные на нанотехнологиях с применением золота, позволяют проводить

обследования пациентов на предмет наличия в организме различных заболеваний, имеющих

плохоразличимые симптомы на ранних стадиях развития или, например, быстро обнаружить

СПИД. Скорость в этом вопросе крайне важна — чем быстрее болезнь обнаружена, тем

эффективнее и дешевле будет лечение [2].

Также наночастицы золота широко используются в промышленности и экологии. В

последние годы наметилось значительное увеличение объема применения технологии

золотых наночастиц при отчистке воды и выявлении ее загрязнения. Более того, золото в

таких случаях может выступать как эффективный абсорбент для удаления из воды ртути. К

другим инновационным открытиям в этой области также относится каталитическая

активность золото-палладиевых наночастиц, которая снижает содержание в воде вредных

7

органических примесей, а также метод определения содержания в питьевой воде пестицидов.

В сфере охраны окружающей среды нанотехнологии, основанные на золоте, используются

также для создания более надежных топливных баков, остекления и разработки новых

солнечных батарей.

Золото – один из ключевых материалов, используемых в электронике. За год на

производство тех или иных электронных продуктов уходит около 300 тонн этого металла. В

сфере электроники золотые наночастицы применяются в печатных схемах и оборудовании

для печати [3].

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Приборы и реактивы

После изучения теоретических материалов были проведены опыты с целью получения

сферических наночастиц и наностержней.

Во всех процедурах получения коллоидов золота использовались водные растворы

реагентов.

Исследуемые растворы готовили с использованием каллиброванных мерных колб и

пипеток из исходных твердых солей и концентрированных растворов.

Перечень реактивов:

• HAuCl4,

• C19H42BrN (ЦТАБ),

• AgNO3,

• C6H8O6,

• NaBH4

• Na3C6H5O7.

Использовали также следующее оборудование:

1. Аналитические весы METTLER TOLEDO. Основная погрешность по шкале

0,001г;

2. Комплект пипеток лабораторных ПЛО І – 1000. Основная погрешность, мкл

0,5, диапазон объема пробы, мкл от 100 до 5000;

3. Спектрофотометр Evolution 300 thermoscientific;

4. Спектрофотометр SPEKOL 1300;

5. Центрифуга Eppendorf 5415D;

6. Просвечивающий электронный микроскоп HT-7700.

8

2.2 Получение сферических наночастиц золота

Сферические золотые наночастицы были получены с помощью метода Френса [4].

В колбу заливали 45 мл воды и нагревали до кипения. При постоянном

перемешивании добавляли 5 мл 0,1% раствора HAuCl4, 0,04 мл 0,1% раствора AgNO3 и 2 мл

1% водного раствора Na3C6H5O7. Реакционную смесь кипятили 20 минут до рубиново -

красного окрашивания. Спектр поглощения раствора данных частиц имеет один пик в

области 520 нм (рисунок 1).

Схема реакции цитратного восстановления может быть представлена следующим

образом:

2AuCl3+3Na3C6H5O7 à2Au+3Na2C5H4O5+3CO2+3NaCl+3HCl (1)

Рисунок 1 - Спектр поглощения раствора сферических наночастиц.

2.3 Получение наностержней золота

Наностержни золота были получены, используя оптимизированную методику синтеза

[5].

Раствор роста был приготовлен при 25 - 30 ̊С. К 5 мл 0,001М HAuCl4 добавляли 5 мл

0,1М ЦТАБ, затем 0,25 мл 0,004М AgNO3, после чего раствор аккуратно перемешивали.

Далее добавляли 0,07 мл 0,1М C6H8O6 и перемешивали раствор до полного обесцвечивания,

затем немедленно, без перемешивания, вводили 0,015 мл 0,01М ледяного NaBH4 и оставляли

раствор на 6 часов.

9

Для получения монодисперсных наностержней золота, золь центрифугировали 30 мин

при 10000 об/мин, осадок редисперировали в воде и еще раз центрифугировали при тех же

условиях.

По данным спектрофотометрического анализа, спектр раствора полученных частиц

имеет два пика в области 520 нм и 814 нм (рисунок 2).

Рисунок 2 - Спектр поглощения раствора наностержней.

Полученные наностержни имеют длину около 20 нм и ширину около 5 нм, что

подтверждено данными просвечивающей электронной микроскопии (рисунок 3).

Рисунок 3 - Микрофотография полученных наностержней.

10

ВЫВОДЫ

1. Изучена литература, касающаяся сферических наночастиц и наностержней золота.

Составлен литературный обзор.

2. Используя метод получения наночастиц, заключающийся в одноступенчатом

росте за счёт восстановления ионов золота аскорбиновой кислотой в присутствии

стабилизатора (ЦТАБ) и ионов серебра, были синтезированы наностержни золота. Спектр

поглощения раствора полученных частиц имел два максимума – 520 нм и 814 нм.

3. Раствор наностержней был очищен центрифугированием; полученные частицы

имели ширину около 5 нм и длину около 20 нм, что подтверждено данными

просвечивающей электронной микроскопии.

4. По методу Френса получены сферические наночастицы, с максимумом

поглощения при 520 нм.

11

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Дыкман, Л.А. Золотые наночастицы: синтез, свойства, биомедицинское

применение / Л.А. Дыкман, В.А. Богатырев, С.Ю. Щёголев, П.Г. Хлебцов. - М.: Наука, 2008.

- 319 с.

2. Дыкман, Л.А. Золотые наночастицв биологии и медицине: достижения

последних лет и перспективы / Л.А. Дыкман, П.Г. Хлебцов // Acta Naturae (русскоязычная

версия). - 2011. - Т.3. - С. 36 - 59.

3. Применение наночастиц золота - Режим доступа www.zolotodb.ru

4. Frens, G. Controlled nucleation for the regulation of the particle size in

monodisperse gold suspensions / G. Frens // Nature. Phys. Sci. – 1973. – V. 241. – P. 22-30.

5. Ali, M. Synthesis and optical properties of small Au nanorods using a seedless

growth technique / M. Ali, B. Snyder, M.A. El-Sayed // Langmuir. – 2012. – V. 20. – P.1-29.

6. Ершов, Б.Г. Наночастицы металлов в водных растворах: электронные,

оптические и каталитические свойства / Б.Г. Ершов // Рос. хим. журн. - 2001. - Т. 45. - С. 20-

30.

Современные анестетики – незаменимый помощник доктора в стоматологии

ФИО автора: Фомичева Софья Сергеевна

Класс: 11 «А»

Школа: МБОУ «Гимназия №5»

Район: г.Норильск, Красноярский край

ФИО научного руководителя: Кошерайло Татьяна Владимировна

Место работы: МБОУ «Гимназия №5»

Должность: учитель химии

Данная проблема актуальна, так как каждый человек сталкивался с зубной болью. Кто-то

немедленно обращался за помощью к специалисту, а кто-то оттягивал время и

преодолевал все мучения самостоятельно. Почему же так происходит? Потому что многие

боятся посещать врачей-стоматологов, так как зубная боль – одна из самых неприятных

вещей, и никому не хочется ее испытывать, но многие любят побаловать себя сладостями,

из-за которых возникает кариес. Но ученые облегчили жизнь людям, придумав

анестезирующие препараты, благодаря которым пациенты в кресле стоматолога смогут

чувствовать себя комфортно, не испытывая никакой боли.

Я и мой научный руководитель поставили перед собой цель: выяснить вред или пользу

приносят анестетики, и каким образом анестезирующие препараты влияют на организм

человека.

В моей научно-исследовательской работе предметом исследования будут анестезирующие

препараты, действие которых я смогу выяснить на примере качественных реакции, а так

же у специалистов в этой области и основывая на книжном материале.

Я выявила гипотезу, в которой говорится, что анестетики приносят пользу людям,

благодаря их эффективности пациенты способны без особых последствий пройти лечение,

а врачи-стоматологи могут быстрее и качественнее выполнить свою работу.

Перед собой мы поставили следующие задачи:

· Провести сравнительную характеристику препаратов для местной анестезии

· Узнать, какие виды анестетиков существуют

· Выяснить влияние анестетиков на организм человека

· Установить, какой местный анестетик наиболее эффективен в стоматологии в наше

время

· Убедиться на практике, как действуют анестезирующие препараты

Достигать поставленные задачи я буду с помощью следующих методов:

· Изучение и подбор литературы

· Практическая часть (анализ применения местных анестетиков)

· Обработка данных при моделировании реакций

· Статистический анализ

· Синтез исследуемой работы

Моя научно-исследовательская работы состоит из следующих разделов:

1. Введение

2. Основные сведения о местном обезболивании

3. Физические и химические свойства анестетиков

4. Типы форм анестезирующих препаратов

5. Влияние анестетиков на организм человека

6. Анализ экспериментальных данных

7. Заключение

8. Список используемой литературы

В основной части я расскажу вам о местных анестетиков более подробно, представлю вам

наиболее известные анестезирующие препараты в наше время, проведу между ними

сравнительную характеристику, благодаря которой сможете узнать, какой анестетик

является самым безопасным и эффективным. Так же вы сможете узнать химические

свойства анестетиков, как влияют они на организм человека, что происходит внутри нас.

В заключение я приведу вам общий вывод, в котором говорится, что путь к

гарантированной анестезии лежит в повышенном внимании и в индивидуальном подходе

к каждому отдельному пациенту, тщательном сборе анамнеза, умении и готовности

оказать необходимые мероприятия экстренной помощи. Хоть и анестезирующие

препараты имеют сложные состав, но квалифицированная работа специалиста и быстро

действующий препарат даст потрясающее сочетание, благодаря которому люди будут

иметь белоснежную улыбку, а самое главное здоровые зубы.

Во время проведения научной работы я использовала следующую литературу:

1. Современные методы обезболивания на основе артикаинсодержащих препаратов»

С. А. Рабинович, М. В, Лукьянов, О. Н. Московец, Е. В. Зорян ООО ОИД «Медиа-пресса»

2. «Новое в стоматологии» январь 1999 года. Журнал.

3. «Практическая терапевтическая стоматология» А. И. Николаев, Л. М. Цепов,

Москва, «МЕДпресс-информ» 2003.

4. «Хирургическая стоматология» под редакцией Т. Г. Робустовой, Москва,

«Медицина», 2000.

Всероссийский конкурс научных работ школьников

«13 элемент. ALхимия будущего»

муниципальное бюджетное образовательное учреждение

«Средняя школа №137»

Секция: «химия»

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОБСТАНОВКА

МИКРОРАЙОНА ПАШЕННЫЙ

Выполнил: уч-ся 9А класса МБОУ СШ №137

Свердловского района г. Красноярска

Халеев Владислав Сергеевич

Руководитель: Ачисова Наталья Васильевна

учитель биологии

МБОУ СШ №137

Красноярск 2016 г.

2

План работы:

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

I глава. Аналитический обзор .................................................................................................... 4

I.I Экологическая обстановка г. Красноярска .......................................................................... 4

I.II Микробиологический анализ ............................................................................................. 9

II.III Лихеноиндикация – метод анализа воздуха .................................................................. 10

II глава. Практическая часть ................................................................................................... 11

II.I Методы и объекты исследования ...................................................................................... 11

III глава. Исследование состояния воздуха ........................................................................... 13

III.I Седиментационный метод анализа воздуха .................................................................... 13

III.II Метод лихеноиндикации ................................................................................................. 17

III.III Определение общей массы твердых веществ в атмосферных осадках ..................... 26

III.IV Определение количества выхлопных газов,

поступающих в атмосферу от машин ..................................................................................... 27

III.V Анализ суммарной запыленности воздуха за зимний период ..................................... 29

IV глава. Исследование состояния почвы ............................................................................. 31

IV. I Определение состава и характеристики почвы,

выявление химических загрязнителей .................................................................................. 31

Вывод ............................................................................................................................................. 50

Предложения по улучшению экологической обстановки ........................................................ 52

Список использованной литературы .......................................................................................... 53


3

Введение

«Если каждый человек на кусочке

своей земли сделал бы всё, что он может,

как прекрасна была бы земля наша».

(Антон Павлович Чехов)

В наши дни, когда мир находится на грани экологической катастрофы и под угрозой

будущее всего человечества, ни один человек не станет отрицать, что экологический аспект

является одной из актуальнейших проблем современности. Уровень загрязнения города

Красноярска характеризуется как «очень высокий». Содержание многих вредных веществ в

атмосфере города превышает предельно допустимые концентрации (ПДК) в несколько раз.

Так, содержание взвешенных частиц, сероводорода, диоксида азота, оксида углерода,

хлористого водорода, формальдегида, бензола, толуола превышало ПДК в 5-10 раз.1

Искусственная среда, искусственная экосистема воздействует на все стороны жизни

человека: его организм, психику; определяет трудовую деятельность любого индивида, его

экономический и социальный статус. От решения экологических проблем зависит прогресс

и судьба цивилизации, поэтому решение экологических проблем современного мира

является важной и актуальной проблемой.2

Цель работы: оценить экологическое состояние микрорайона Пашенный.

Объект исследования: территория микрорайона Пашенный.

Предмет исследования: экологическая обстановка микрорайона Пашенный.

В процессе реализации данной цели передо мной встали следующие задачи:

· проанализировать литературные источники по данной теме;

· изучить состояние воздуха седиментационным методом (методом Коха), методом

лихеноиндикации;

· определить общую массу веществ в атмосферных осадках;

· выявить количество выхлопных газов, поступающих в атмосферу от

автомашин;

· провести анализ почвы на предмет химических загрязнителей;

1 Государственный доклад по г. Красноярску, 2011

2

Пухнярская И.Ю Проблемы экологического воспитания молодежи

4

· выработать предложения по улучшению экологического состояния среды.

Гипотеза исследования:

· я предполагаю, что экологическое состояние недостаточно благоприятно для

людей.

Методы исследования (Сластенин,1998):

1. Теоретические: анализ, синтез, обобщение.

2.Эмпирические: наблюдение, сравнение, измерение, эксперимент, опыт.

Глава I. Аналитический обзор

I.I. Экологическая обстановка г. Красноярска

Красноярск – административный центр Красноярского края, расположен на обоих

берегах р. Енисей. Красноярск находится в речной долине, простираясь на 20-25 км вдоль

реки и на 3-4 км вглубь, упираясь в горные цепи, обрамляющие долину. Город лежит как бы

в чаше, на дне которой протекает река. Эти особенности рельефа, формирующие

экологическую среду города, определяют циркуляцию воздушных масс и низкую

рассеивающую способность атмосферы, что приводит к накоплению загрязнителей в городе

и пригородной зоне. В 1950-х гг. Красноярск становится одним из крупнейших

индустриальных центров страны. Строятся заводы асбоцементных изделий, железобетонных

изделий, фибролитовых плит, шиферный, шинный завод, завод резинотехнических изделий,

биохимический завод, завод медицинских препаратов, металлургический, целлюлозно-

бумажный, экскаваторный и другие комбинаты. Весь мир знал о строительстве крупнейшего

алюминиевого завода в Красноярске (с проектной мощностью 865 тыс. т/год), одной из

мощнейшей ГЭС на Енисее, заводов большой химии. Мониторинг загрязнения окружающей

природной среды (ОПС) осуществляет Федеральная служба по гидрометеорологии и

мониторингу окружающей среды России (Росгидромет) – федеральный орган

исполнительной власти, находящийся в ведении Министерства природных ресурсов и

экологии РФ. В настоящее время на территории Красноярска действуют 8 постов

наблюдения за загрязнением атмосферы. Оценка уровня загрязнения атмосферного воздуха

по городам края проводится по 27 вредным веществам. На большинстве постов исследуются

такие загрязняющие атмосферный воздух вещества: оксид и диоксид азота NO и NO2,

диоксид серы SO2, оксид углерода CO, сероводород H2S, фтористый водород HF, фенол,

формальдегид и др. Набор определяемых показателей на различных постах отличается как

5

по количеству, так и по составу. Программа наблюдений меняется с полной (4 раза в сутки)

на неполную (3 раза) и обратно. Продолжительность отбора проб воздуха для определения

концентрации примеси составляет 20-30 мин. После отбора пробы воздуха доставляют в

химическую лабораторию, где осуществляют их анализ. Время от отбора проб до получения

результатов достигает 18 часов. Уровень загрязнения атмосферы города Красноярска

характеризуется как «очень высокий». Преобладающий вклад в величину уровня

загрязнения атмосферы г. Красноярска вносят высокие среднегодовые концентрации

бензапирена, формальдегида, сероуглерода, оксида углерода, диоксида азота, фенола,

фтористого водорода, аммиака, бензола, ксилола, толуола и взвешенных веществ.

Содержание многих вредных веществ в атмосфере города превышает предельно допустимые

концентрации (ПДК) в несколько раз. Так, содержание взвешенных частиц, сероводорода,

диоксида азота, оксида углерода, хлористого водорода, формальдегида, бензола, толуола

превышало ПДК в 5-10 раз.3

Красноярск является крупным индустриальным центром,

загрязнения воздушного бассейна формируют предприятия металлургической, химической,

строительной, деревообрабатывающей промышленности. Значительный вклад в загрязнение

атмосферы осуществляют транспортные выбросы. Распределение концентраций примесей

по территории города очень неравномерно. Так, максимальные концентрации пыли

наблюдаются в районе, где расположены предприятия строительных материалов.

Отмечается относительно равномерное распределение загрязненности воздуха сернистым

газом и окисью углерода по районам города. Максимальные концентрации сернистого газа

отмечаются в районе промышленных предприятий правобережной части. Максимум окиси

углерода зафиксирован в жилых массивах, прилегающих к автомагистралям. Окислами азота

атмосферный воздух наиболее загрязнен в районе промышленных предприятий цветной

металлургии и вблизи автомагистралей. Максимальные концентрации наиболее часто

наблюдаются в районе промышленных предприятий.4

Увеличение числа легкового и грузового автомобильного транспорта, автобусного

парка повышает нагрузку на основные автомагистрали городов, увеличивается

интенсивность движения на них, что в свою очередь не может не повлиять на качество

атмосферного воздуха. Продукты сгорания топлива автомобильных двигателей содержат

3 (Государственный доклад г. Красноярска, 2003 г.)

4 (Климат г. Красноярска, 2008 г.).

6

различные компоненты, загрязняющие окружающую среду: оксид углерода, не сгоревшие

углеводороды, оксиды азота и сажу. Кроме перечисленных соединений, в выхлопных газах

могут присутствовать альдегиды, оксиды серы и другие вредные вещества. При выполнении

расчетов выбросов от автотранспорта обычно используют ограниченное количество

загрязняющих веществ, исходя из принципа наибольших объемов выбросов и наибольшей

изученности. Перечень этих веществ регламентируется нормативными документами,

утвержденными Министерством природных ресурсов и экологии.

(Таблица 1 Перечень загрязняющих веществ)

Все загрязняющие вещества по степени опасности делятся на четыре класса:

· 1– чрезвычайно опасные (бензапирен, тетраэтилсвинец, ртуть и др.);

· 2– опасные (азота диоксид, марганец, медь, серная кислота, хлор и др.);

· 3 – умеренно опасные (сажа, сернистый ангидрид, ксилол, метиловый спирт и др.,);

· 4– малоопасные (бензин топливный, керосин, оксид углерода, скипидар, ацетон и

др.).

Однако при длительном загрязнении любого из компонентов биосферы даже

малоопасными веществами существует потенциальный экологический риск их воздействия

на наиболее чувствительные организмы и человека. Для каждого вещества, загрязняющего

атмосферный воздух, установлена ПДК, количественно характеризующая такое содержание

вредного вещества, при котором на человека и окружающую среду не оказывается ни

прямого, ни косвенного вредного воздействия. Прямое воздействие — это нанесение

организму временного раздражающего действия, вызывающего кашель, ощущение запаха,

головной боли и подобных явлений, которые наступают при повышении пороговой

7

концентрации вещества. Под косвенным воздействием имеются в виду такие изменения в

окружающей среде, которые ухудшают нормальные условия обитания (например,

увеличивают количество туманных дней, поражают зеленые насаждения, и т.п.).

Воздействие на организм человека веществ, присутствующих в выбросах автотранспорта,

отличается большим многообразием.

Также атмосфера города Красноярск подвержена влиянию формальдегида.

Формальдегид образуется при неполном сгорании жидкого топлива, поступает в атмосферу

также в смеси с другими углеводородами от предприятий черной металлургии и др. Кроме

того, формальдегид может образовываться в результате цепи химических реакций

взаимодействия углеводородов с оксидами азота. Поэтому его высокие концентрации могут

создаваться вследствие общего высокого загрязнения атмосферного воздуха города.

Негативное воздействие формальдегида обусловлено его высокой реакционной

способностью.

По данным «ГУ Красноярский ЦГМС-Р» за 2005-2009 гг. в Красноярске не

обнаружено существенного роста среднегодовых концентрации формальдегида в целом по

городу за исключением поста в Свердловском районе (Среднегодовые концентрации

выросли в 1,5 раза). Анализ результатов измерений показывает, что концентрация

формальдегида в атмосферном воздухе в зимнее время находятся на уровне ПДК, а при

повышении температуры воздуха летом его концентрация существенно возрастает.

Взвешенные вещества представляют собой разнородную смесь органических и

неорганических веществ: пыль, золу, сажу, дым, сульфаты, нитриты, соединения металлов и

пр. Они образуются в результате сгорания всех видов топлива, при производственных

процессах, при автотранспортном движении. На стационарных постах Росгидромета

определяют весовым методом суммарную концентрацию всех твердых веществ,

поступающих в атмосферу. Взвешенные частицы варьируют в размерах, по составу и

природе образования. Взвешенные частицы при проникновении в органы дыхания человека

приводят к нарушению системы дыхания и кровообращения. Вдыхаемые твердые частицы

влияют как непосредственно на респираторный тракт, так и на другие органы за счет

токсического воздействия входящих в состав частиц различных компонентов. Люди с

хроническими нарушениями в легких, с сердечно-сосудистыми заболеваниями, с астмой,

частыми простудными заболеваниями, пожилые и дети особенно чувствительны к влиянию

8

мелких взвешенных частицы. Высокий уровень загрязнения воздуха на значительной

территории г. Красноярска связан не только с переносом вредных веществ из района

выбросов, но и с метеорологическими условиями накопления примесей. Здесь преобладают

слабые ветры, которые зимой наблюдаются в 30–55 % случаев, характерны приземные

инверсии и застой воздуха. В силу высокой повторяемости застойных ситуаций выбросы

скапливаются в долине р. Енисей.

В настоящее время ни у кого не вызывает сомнения тот факт, что загрязнение

атмосферы оказывает влияние на здоровье человека. По оценкам различных специалистов,

состояние здоровья на 30-40 % зависит от состояния окружающей среды. В последние годы

во многих городах широкое развитие получили исследования воздействия загрязнения

атмосферы на здоровье. Как показывают исследования, особенно чувствительны к

состоянию загрязнения окружающей среды пожилые люди и дети, а также люди с

хроническими болезнями сердца и легких. Последствия высокого загрязнения воздуха в

городах, особенно бензапиреном, будут проявляться в повышении заболеваемости и

смертности в течение многих последующих лет. Внешнее воздействие при

неблагоприятных погодных условиях могут оказывать комбинат «Красфарма», графитовая

фабрика.

По карте техногенного загрязнения г. Красноярска (рисунок 1) видно, что

микрорайон Пашенный относится к зоне среднего техногенного загрязнения. Это

обусловлено близостью промзоны правого берега (с высоким уровнем техногенного

загрязнения), а также наличием в самом районе промышленных предприятий (ТЭЦ-2,

«Красфарма»). Рис. 1. Зона техногенного загрязнения г. Красноярска)

9

I.II Микробиологический анализ

Начало микробиологическому анализу воздуха было положено в середине

прошлого века великим французским ученым Луи Пастером, который в своих

экспериментах доказал наличие микроорганизмов в воздухе. Контакт человека с

микроорганизмами в воздухе наблюдается на протяжении всей жизни, и оснований для

повышенного внимания данному вопросу предостаточно. Многочисленные

бактериологические анализы воздуха установили нахождение микроорганизмов, как в

атмосферном воздухе, так и в воздухе закрытых помещений. Микрофлора обнаруженных

организмов очень разнообразна, а воздух является для них естественным путем

распространения. Учитывая этот факт, влиянию микроорганизмов мы подвергаемся на

улице, дома и на рабочих местах, а взаимосвязь между чистотой воздуха и здоровьем

населения очевидна. Микробиологический анализ воздуха проводят с целью изучения

условий воздушной среды и разработки комплекса гигиенических мероприятий, которые

направлены на создание оптимальных условий по предупреждению воздушно-капельных

инфекций. Микроорганизмы представляют собой своеобразную форму организации живой

материи. Их отличает беспрецедентная многочисленность, удивительная жизнеспособность,

пластичность, повсеместность распространения, обширность сфер взаимодействия с

абиогенными и биогенными компонентами. Микроорганизмы способны вступать с

организмом человека в самые разные взаимоотношения – от симбиоза до паразитизма.

Микрофлора- совокупность микроорганизмов, обитающих в почве, воде,

воздухе, пищевых продуктах, в организмах человека, животных и растений. 5

Культивирование (выращивание) микроорганизмов, в частности бактерий, проводится на

питательных средах. Выросшие на поверхности плотных сред изолированные

макроскопические скопления биомасс, являющиеся продуктом размножения одной –

единственной клетки называются колониями. Колонии представляют собой чистую

культуру бактерий, которую, накопив на средах, используют для определения видовой

принадлежности микроорганизма. Микрофлору воздуха можно условно разделить на

постоянную, часто встречающуюся, и переменную, представители которой, попадая в воздух

из свойственных им мест обитания, недолго сохраняют жизнеспособность.

5 Ефремова «Энциклопедический словарь», 1996

10

Постоянно в воздухе обнаруживаются пигментообразующие кокки, палочки,

дрожжи, грибы, актиномицеты, спороносные бациллы и клостридии и др., т. е.

микроорганизмы, устойчивые к свету, высыханию. В воздухе крупных городов количество

микроорганизмов больше, чем в сельской местности. Над лесами, морями воздух содержит

мало микробов (в 1 м3 — единицы микробных клеток). Дождь и снег способствуют

очищению воздуха от микробов. Попадая в благоприятную среду, бактерии,

микроскопические грибы интенсивно размножаются, образуя видимые невооруженным

глазом скопления — колонии. Процесс роста колоний микроорганизмов называется

инкубацией. Известно, что на площади 100 см2 в благоприятной среде в течение 5 мин

осаждается примерно столько бактерий и спор, сколько находится в 1 дм3 (0,01 м

3 воздуха).

I.III. Лихеноиндикация - метод анализ воздуха

При изучении степени загрязнения окружающей среды промышленными объектами

важна реакция биологических объектов на поллютанты (загрязняющие вещества). Система

наблюдений за реакцией биологических объектов на воздействие поллютантов называется

биологическим мониторингом. Одним из основных объектов глобального биологического

мониторинга выбраны лишайники. Лишайники представляют собой весьма своеобразную

группу споровых растений, состоящих из двух компонентов - гриба и одноклеточной, реже

нитчатой, водоросли, которые живут совместно как целостный организм. При этом функция

основного размножения и питания за счет субстрата принадлежит грибу, а функция

фотосинтеза - водоросли.

Лишайники чутко реагируют на характер и состав субстрата, на котором они растут,

на микроклиматические условия и состав воздуха. В силу чрезвычайного "долголетия"

лишайников их можно использовать для датировки возраста различных предметов на основе

измерения их слоевищ - в диапазоне от нескольких десятилетий до нескольких тысячелетий.

Из всех экологических групп лишайников наибольшей чувствительностью обладают

эпифитные лишайники (или эпифиты), т.е. лишайники, растущие на коре деревьев. Изучение

этих видов в крупнейших городах мира выявило ряд общих закономерностей: чем больше

индустриализирован город, чем более загрязнен воздух, тем меньше встречается в его

границах видов лишайников, тем меньшую площадь покрывают лишайники на

стволах деревьев, тем ниже "жизненность" лишайников.

11

Установлено, что при повышении степени загрязнения воздуха первыми исчезают

кустистые, затем листоватые и последними - накипные (корковые) формы лишайников.

Состав флоры лишайников в различных частях городов (в центре, в индустриальных

районах, в парках, в периферийных частях) оказался настолько различным, что

исследователи стали использовать лишайники в качестве индикаторов загрязнения воздуха.

Одним из первых эту работу провел шведский ученый Р.Сернандер (1926). В последние

десятилетия показано, что из компонентов загрязненного воздуха на лишайники самое

отрицательное влияние оказывает двуокись серы (SO2). Экспериментально установлено, что

это вещество в концентрации 0,03 - 0,1 мг/м3 (30-100 микрограмм/м3) начинает действовать

на многие виды лишайников. В хлоропластах клеток водорослей появляются бурые пятна,

начинается деградация хлорофилла. Концентрация двуокиси серы в 0,5 мг/м3 губительна

для всех видов лишайников, произрастающих в естественных ландшафтах. Однако имеется

группа полеотолерантных (выносливых по отношению к загрязнениям) видов, которые

могут существовать в довольно загрязненном воздухе. Помимо двуокиси серы на

лишайники губительно действуют и другие загрязнители - окислы азота (NO, NO2), окись

углерода (СО, СО2), соединения фтора и другие. Кроме того, в городах сильно изменены и

микроклиматические условия: города "суше" по сравнению с естественными ландшафтами

(примерно на 5%), теплее на 1-3°, беднее светом. Таким образом, лишайники являются

индикатором состояния среды и отражают общую "благоприятность" комплекса Все это

предопределило использование лишайников и лихеноиндикации в системе глобального

мониторинга состояния окружающей cреды.

Глава II . Практическая часть

Глава II.I . Методы и объекты исследования

Исследуемый микрорайон Пашенный относится к Свердловскому

административному району города Красноярска. Данные о загрязнении атмосферного

воздуха представлены по результатам ближайшего поста наблюдения, расположенного по

адресу ул. Матросова, 6. Поэтому, прежде чем приступить к исследованию состояния

атмосферного воздуха, мы зашли на сайт ФГБУ «Среднесибирское УГМС» (Федеральное

государственное бюджетное учреждение «Среднесибирское управление по

гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды». Просмотрев данные за последние

два месяца, нами было обнаружено, что на территории поста наблюдения ПДК некоторых

12

веществ стабильно превышает норму в 3-4 раза (диоксид азота, формальдегид, оксид

углерода). Но ведь не только загрязняющие вещества могут представлять опасность для

человека. Также негативно влиять на здоровье могут и микроорганизмы. В процессе своей

работы мы произвели санитарный анализ воздух на содержание микроорганизмов

(седиментационный метод Коха) и также исследовали состоянии воздуха методом

лихеноиндикации.

Район исследования располагается в пределах территории микрорайона Пашенный

Свердловского района города Красноярска.

Объект исследования – микрорайон Пашенный.

Обработка данных проводилась на основании собственных исследований, проведенных в

течение зимне-весеннего периода 2015 — 2016 г.

Предметом исследования является экологическая обстановка микрорайона Пашенный.

Площадка, находящаяся на Матросова 6, непосредственно удалена от микрорайона

Пашенный, следовательно, показатели тех или иных веществ на территории микрорайона

Пашенный могут отличаться.

(Рис. 2. Карта – схема района исследований. )

Масштаб 1:200000

Нами было выбрано пять площадок на территории микрорайона Пашенный, шестая

площадка – контрольная, располагается на территории Острова Отдыха.

Для выявления состояния воздуха микрорайона Пашенный использовали методики:

седиментационный метод(метод оседания Коха),метод лихеноиндикации и другие методики.

Также нами была исследована почва на предмет химических загрязнителей

13

Глава III . Исследование состояния воздуха

III.I Седиментационный метод (метод оседания Коха)

Чтобы проверить соответствие состояния воздуха или несоответствие нормам, мы

провели микробиологический анализ при помощи седиментационного метода Коха.

Воздух не может являться подходящей средой для развития микроорганизмов, так как

он не содержит питательных веществ для них. Бактерии попадают в воздух вместе с пылью

и вместе с ней вновь оседают на поверхность земли. Пребывание их в воздухе

кратковременно: если бактерии не успевают осесть на землю, то погибают от воздействия

прямых солнечных лучей. Поэтому микрофлора воздуха сравнительно немногочисленна и

довольно случайна. Микрофлора воздуха подвергается значительным изменениям в

зависимости от климатических условий, сезонности, времени суток, географического

положения населенных пунктов. Совместно с преподавателями факультета биологии,

географии и химии КГПУ им. Астафьева, мы приготовили среду из агара для

культивирования микроорганизмов по следующему рецепту:

Питательный сухой агар для культивирования микроорганизмов (ГРМ - агар).

Состав : панкреотический гидролизат рыбной муки…24,0

в граммах натрий хлористый…………………………. …..4,0

на 1л воды: агар микробиологический………………..12,0+2,0

Способ приготовления среды:

38,0 г порошка размешать в 1 л дистиллированной воды, кипятить 1-2 минуты до полного

14

расплавления агара, фильтровать через ватно-марлевый фильтр, разлить в стерильные

флаконы и стерилизовать автоклавированием при t = 1210С в течение 15 минут. Среду

охладить до t = 45-500C, разлить в стерильные чашки Петри слоем 4-5 мм. После застывания

среды чашки подсушить при t = 37+10C в течение 40-60 минут.

Затем, чашки Петри с питательной средой для исследования общей бактериальной

загрязненности воздуха оставляют открытыми в местах отбора проб в течение 5-10 мин.

(микробиологический посев). По окончании экспозиции мы отвезли все чашки в

лабораторию кафедры ботаники и экологии КГПУ им. В.П.Астафьева и поместили в

термостат при 370С на 24 ч, а затем при комнатной температуре выдерживали еще сутки. О

степени загрязненности воздуха судят по количеству выросших колоний.

Методика рассчета общего микробного числа по формуле В.М. Олемянского:

Учет посева бактерий из воздуха производят путем подсчета выросших колоний

бактерий отдельно. Зная площадь чашки Петри, можно определить количество

микроорганизмов в 1м3 воздуха. Для этого: 1) определяется площадь питательной среды в

чашке Петри по формуле πr2; 2) вычисляют количество колоний на площади 1 дм2 ; 3)

пересчитывают количество бактерий на 1м3 воздуха [5].

Например, в чашке Петри с площадки №4, мы обнаружили 86 колоний

микроорганизмов. Затем:

1) определяют площадь питательной среды в чашке Петри по формуле 3,14*52 или

3,14*25 = 78,5 см2

2) вычисляют количество колоний на площади 1 дм, равного 100 см2

86 колоний – 78,5 см2

х=86*100/78,5=109 колоний

х колоний – 100 мм2

т. е. на площади 1 дм2 имеется 109 колоний.

3) пересчитывают количество бактерий на 1м3 воздуха, который равен 1000л. Содержащиеся

109 колоний бактерий на площади 1 дм2 соответствуют объему 10л воздуха. Чтобы узнать

количество в 1м3 воздуха, составляют пропорцию:

15

109 – 10

х=109*1000/10=10900

Следовательно, в 1м3 воздуха на площадке №4 содержится 10900 бактерий. Для

того чтобы понять много это или мало, ниже приведена таблица(таблица 2):

Таблица 2. Критерии для оценки загрязненности по числу микроорганизмов в 1м3 воздуха

Оценка

воздуха

Летний режим Зимний режим

Всего

микроор

ганизмов

Санитарно-

показательных

микробов

Всего

микроорганизм

ов

Санитарно-показательных

микроорганизмов

Чистый 1500 16 4500 36

Грязный 2500 36 7000 124

Данные с остальных площадок отображены ниже в диаграмме:

Площадка №1 — 4400 микроорганизмов в 1м3;




Количество микроорганизмов в 1 м3

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

Площадка №1






16


Площадка №6 — 4100 микроорганизмов в 1м3.

Наибольшее число микроорганизмов было обнаружено на площадке №4,

наименьшее число на площадках №1 и №6. Пользуясь таблицей (таблица 2) , определяем,

что воздух загрязнен на двух площадках — №3 и №4. На остальных площадках воздух

можно назвать чистым. Но ведь количество микроорганизмов, соответствующих нормам,

необязательно является гарантией чистого воздуха. Также в воздухе могут быть очень

опасные микроорганизмы, незначительно количество которых, уже отрицательно

сказывается на здоровье людей. А значит, необходимо определить к какому роду относятся

те или иные организмы. Для этого мы воспользовались следующей методикой:

Методика приготовления фиксированного мазка:

1. Обезжиривание предметного стекла. С одной стороны поверхность стекла натирают

сухим мылом, которое затем удаляют чистой марлевой салфеткой. В правой части стекла на

обезжиренной стороне стеклографом или маркером пишут название, номер(серию)

препарата; на оборотной стороне рисуют окружность диаметром 0,7-1,0 см., в ней на

обезжиренной поверхности делают мазок.

2. Приготовление суспензии. Если мазок готовят из колоний (культуры

микроорганизмов, выращенных на плотной питательной среде), на стекло сначала наносят

бактериологической петлей каплю стерильной воды. Затем берут небольшое количество

микробной биомассы из колонии и в капле жидкости, помещенной на стекле, готовят

тонкую суспензию (наблюдается незначительное помутнение жидкости). Излишки биомассы

на петле прожигают в пламени спиртовки, остывшей петлей тщательно распределяют

суспензию микробов по стеклу гомогенным тонким слоем площадью 1-1,5 см2

3. Высушивание мазка проводят на воздухе при комнатной температуре. Можно

подсушить мазок, подняв высоко над пламенем спиртовки. Это нужно делать осторожно, так

как клетки микроорганизмов при сильном нагревании деформируются.

4. Фиксация клеток микроорганизмов на стекле. После высыхания суспензии препарат

фиксируют, трижды проводя тыльной стороной стекла с мазком через горячую часть

пламени спиртовки. Это позволяет нагреть стекло примерно до 70-80°C. Фиксация

препарата преследует несколько целей: обеспечить прилипание клеток к стеклу, сделать

мазок более восприимчивым к окраске, поскольку мертвые клетки окрашиваются лучше,

17

чем живые; убить микроорганизмы, то есть сделать безопасным дальнейшее обращение с

препаратом, в том числе и при его длительном хранении. Окрашивание мазка. Различают

простые и дифференциальные способы окраски микроорганизмов. При простой окраске

прокрашивается вся клетка. Дифференциальная окраска предполагает окрашивание лишь

определенных клеточных структур. Для простого окрашивания микроорганизмов чаще всего

пользуются фуксином и метиленовым синим красителями, имеющимися в лаборатории в

готовом виде. Для окраски препараты помещают на мостик, состоящий из двух скрепленных

между собой стеклянных палочек и опирающийся на бортик ванночки (кристаллизатора). На

него можно положить сразу несколько предметных стекол с мазками, которые окрашивают

одновременно. Растворы красок наносят капельницей на мазок согласно прописи процедуры

окрашивания, в зависимости от поставленных задач. Затем краску смывают водопроводной

водой, дают ей стечь, мазок высушивают на воздухе или аккуратно, не стирая, промакивают

с обеих сторон фильтровальной бумагой. На мазок наносят каплю масляной иммерсии.

Микроскопируют мазок с помощью объектива масляной иммерсии. В правильно

приготовленном и окрашенном препарате поле зрения светлое и чистое, окрашены только

клетки микроорганизмов.

На площадке №4 нами были обнаружены следующие микроорганизмы: микрококки,

стафилококки, стрептококки, гонококки, пневмококки группы шаровидных бактерий.

Палочковидные бактерии, а именно бациллы, были обнаружены на трех площадках –

площадка №1 , площадка №2, площадка №3.

III.II Метод лихеноиндикации.

При подготовке к работе, нами была изучена научно-публицистическая литература на

18

методики исследования воздуха методом лихеноиндикации. Мы воспользовались методикой

А.В. Пчелкина.

Поскольку лишайники поглощают минеральные вещества из осадков и атмосферной

пыли, они очень чувствительны к чистоте воздуха. В местах, где воздух загрязнен дымом,

копотью, сернистым газом они не растут. Сернистый газ – вещество необычайно ядовитое

для лишайника. Его вредное воздействие проявляется уже при ничтожно малом содержании

в воздухе – 1:1000000 и даже менее. Концентрация диоксида серы 0,5мг/м3 губительна для

всех видов лишайников. На территориях, где средняя концентрация его превышает 0,3мг/м3,

лишайники практически отсутствуют. В районах со средними концентрациями диоксида

серы от 0,3мг/м3 до 0,05мг/м3 по мере удаления от источника загрязнения сначала

появляются накипные лишайники, затем листоватые (фисция, леканора, ксантория). При

концентрации менее 0,05мг/м3 появляются кустистые лишайники (уснея, алектория,

анаптихия) и некоторые листоватые (лобария, пармелия). Помимо двуокиси серы на

лишайники губительно действуют и другие загрязнители – окислы азота (NO, NO2), окислы

углерода (CO, CO2), соединения фтора и другие. Ниже приведена таблица встречаемости

лишайников в разных частях города.

(Таблица 3)

Экспресс-оценка загрязнения воздуха

19

(Таблица 4)

бал

л

Степень загрязнения Наличие(+) или отсутствие (-) лишайников.

Кустистые Листоватые Накипные

1 Загрязнения нет,

чистый воздух

++ + +

2 Чистый воздух + + +

3 Относительно чистый

воздух

_ + +

4 загрязнённый - + ++

5-6 Грязный (опасно) - - +

На территории микрорайона Пашенный лишайники нами были обнаружены

листоватые лишайники вида Пармелия бороздчатая(Parmelia L.) и Ксантория

настенная(Xantoria parietina L.). Для определения видов лишайников , мы воспользовались

определителем лишайников(Голубкова,2004). На территории каждой площадки было

выбрано 10 старых, но здоровых, растущих вертикально вверх деревьев. (методика

О.П.Мелихова «Биологический контроль окружающей среды, 2007 год). С учётом выше

сказанного выбирались два вида деревьев — клен и береза повислая. На каждом дереве

подсчитывалось количество видов лишайников. Поиск предполагал три вида лишайников:

кустистых, листоватых, накипных. На практике мы наблюдали только один вид лишайников:

листоватые. Была проведена оценка степени покрытия древесного ствола. Для этого на

высоте 30 – 150 см. на наиболее заросшую лишайниками часть коры накладывалась рамка.

Был подсчитан процент общей площади рамки, на которой располагаются лишайники.


Характеристика

Деревья

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

20

Общее

кол-во видов

лишайников, в том

числе:

1

0 1 0 1 0 0 1 0 0

Кустистых - - - - - - - - - -

Листоватых + + + + + + + + + +

Накипных

Степень покрытия

древесного ствола

лишайниками, %

6,3 0 2,2 0 11,5 0 0 10,3 0 0

Cредняя степень покрытия площадки №1= 2,4%



Деревья

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Общее



числе:

0

1 0 1 0 0 1 1 0 1

Кустистых - - - - - - - - - -

Листоватых + + + + + + + + + +

Накипных




0 3,9 0 10,3 0 0 7,2 7,9 0 6,6




Деревья

21

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Общее



числе:

0

0 1 0 0 0 1 0 0 0

Кустистых - - - - - - - - - -

Листоватых + + + + + + + + + +

Накипных




0 0 6,3 0 0 0 3,1 0 0 0

Cредняя степень покрытия площадки №3 = 0,94%



Деревья

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Общее



числе:

0

0 1 0 0 0 0 1 0 0

Кустистых - - - - - - - - - -

Листоватых + + + + + + + + + +

Накипных




0 0 2,9 0 0 0 0 2,2 0 0



Характеристика Деревья

22

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Общее



числе:

0

1 0 0 1 0 0 1 0 1

Кустистых - - - - - - - - - -

Листоватых + + + + + + + + + +

Накипных




0 3,9 0 0 5,5 0 0 2,2 0 6,3




Деревья

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Общее



числе:

1

1 0 0 1 0 2 2 0 1

Кустистых - - - - - - - - - -

Листоватых + + + + + + + + + +

Накипных




12,4 6,2 0 0 4,5 0 21,3 16,2 0 8,3


(Таблица 5)

23

Средняя степень покрытия Балл оценки

Очень низкая Менее 5% 1

Низкая 5-20% 2

Средняя 20-40% 3

Высокая 40-60% 4

Очень высокая 60-100% 5

Результат по исследованию методом лихеноиндикации:

Площадка №1 Очень низкая степень покрытия 1





Площадка №6 Низкая степень покрытия 2

Исходя из результатов исследования, можно сделать вывод, что в связи с очень низкой

степени покрытия лишайниками, территория микрорайона Пашенный подвержена

сильному загрязнению.

Parmelia L. Xanthoria parietina L.

24

Пармелия бороздчатая (лат. Parmélia sulcáta) — лишайник семейства Parmeliaceae,

вид рода Пармелия. Пармелия бороздчатая растёт на и ветвях лиственных и хвойных

деревьев, а также на обработанной древесине и каменистом субстрате, как правило, в

хорошо освещённых местах. Слоевище неправильно-розетковидное, 5—15 см диаметром.

Лопасти 3—4 мм шириной и 5—20 мм длиной, выемчатые, тесно собранные или слегка

расходящиеся, тупые на концах. Сверху слоевище голубовато-серое или зеленовато-серое,

сетчато-морщинистое, с соредиями; снизу чёрное, густо покрытое до концов лопастей

чёрными, простыми или ветвящимися низинами.6

Ксантория настенная (лат.Xanthoria parietina) — лишайник семейства

Телосхистовые, вид рода Ксантория. Характерный цвет придаёт лишайнику особое

вещество — париетин, которое в виде кристаллов покрывает гифы корового слоя. При

слабом освещении он полностью теряет оранжевый цвет и становится серовато-

зеленоватым. Лишайник растёт на различных субстратах (коре деревьев, обработанной

древесине, скалах, камнях и т. д.). Он устойчив к загрязненности воздуха, поэтому может

встречаться в городах.7

Определение биотического индекса и классификация качества воздуха на территории

площадок:

(Таблица 6 Рабочая шкала для определения биотического индекса)

Организмы Видовое

разнообразие

Общее число

присутствующих

лишайников

Общее число

присутствующих

лишайников

Уснея (usnea sp.), алектория

(Alektoria/Bryoria sp.)

>1 вида

1 вид

0-1 2-4 5-

7

8-

10

>11

-

-

7

6

8

7

9

8

10

9

6 Тахтаджян, водоросли и лишайники. Жизнь растений, 1981

7 Голубкова, определитель лишайников России, 2004.

25

Эверния( Evernia sp.),

анаптихия(Anapthychia

ciliaris), рамалина( Ramalina

farinacea)

>1 вида

1 вид

- 6 7 8 9

- 5 6 7 8

Пармелия(Parmelia sp.),

гипогимния(Hypogymnia

physodes)

>1 вида

1 вид

-

3

5

4

6

5

7

6

8

7

Ксантория(Xanthoria

parietina), фисция(Physcia

pulverulenta)

>1 вида

1 вид

3

2

4

3

5

4

6

5

7

6

Леканора(Lecanora sp.),

графис(Graphis

scripta),другие накипные

лишайники

Все виды

1

2

3

-

-

(Таблица 7 Классификация качества воздуха по биотическому индексу)

Класс

качества

Степень загрязнения Биотический индекс

6 6-я зона: очень чистый

воздух[SO2]=<0,005мг/м³

10

5 5-я зона: чистый воздух

[SO2]=0,005-0,009 мг/м³

7-9

4 4-я зона: относительно чистый воздух

[SO2]=0,01-0,05 мг/м³

5-6

3 3-я зона: умеренное загрязнение

[SO2]=0,05-0,1 мг/м³

4

2 2-я зона: сильное загрязнение [SO2]=0,1-

0,3 мг/м³

2-3

26

1 1-я зона: очень сильное загрязнение

[SO2]=0,3-0,5 мг/м³

0-1

Площадка №1 – биотический индекс 2(сильное загрязнение)





Площадка №6 – биотический индекс 3(умеренное загрязнение)

III.III. Определение общей массы растворимых и нерастворимых твёрдых веществ в

атмосферных осадках

Правила сбора осадков: для сбора атмосферных осадков (дождя или снега) используют

чистую стеклянную или пластиковую посуду с площадью отверстия не менее 50 см. Посуду

ставят на высоте не менее 2 метров под открытым небом.

Методика(Дадюн,2000):

Для определения твердых веществ используют метод выпаривания собранного

количества осадков с последующим взвешиванием полученного сухого остатка. Для этого

берут чистый сухой стакан и взвешивают его на электронных весах с точностью до сотых

долей грамма. Помещают в него 10 мл исследуемой пробы атмосферных осадков, которые

далее выпаривают на плитке. По разности масс стакана с полученным сухим остатком и

пустого стакана вычисляют массу твердых веществ в анализируемой пробе

m(твердых веществ)=m(стакана с остатком)-m(пустого стакана).

Результаты исследований представлены в таблице 8.

(Таблица 8)

27

Площадка Масса пустого стакана Масса стакана с

остатком

Масса твердых

веществ

1 31,0 31,95 0,95

2 31,0 31,7 0,7

3 31,0 31,90 0,9

4 31,0 32,1 1,1

5 31,0 31,43 0,43

6 31,0 31,51 0,51

Результат по исследованию: твердые вещества это в первую очередь нерастворимые

соли и тяжелые металлы, которые поступают в атмосферу от автомобилей или же при

сжигании органического топлива, например дров. Твердых веществ больше содержится на

площадке №4 и площадке №1.

III.IV.Определение количества выхлопных газов, поступающих в атмосферу от

автомашин.

Автомобильный транспорт - один из основных загрязнителей окружающей среды. Автомобиль стал бы гораздо безвреднее для окружающей его среды, если бы в его двигателе углеводородное топливо превращалось исключительно в углекислый газ и водяные пары. Температура горения топлива бывает или слишком высокой, или очень низкой, что приводит к его неполному сгоранию. Кроме того, не следует забывать о качестве самого горючего и примесях, содержащихся в нем. Все это, как известно, приводит к возникновению токсичных веществ: оксида углерода, оксидов азота и серы, несгоревших углеводородов и прочих газов, а также твердых частиц сажи и соединений свинца.

Само по себе попадание в окружающую среду с выхлопными газами токсичных веществ является весьма нежелательным, так как они представляют реальную опасность для здоровья людей. Так, оксид углерода инактивирует гемоглобин, обуславливая кислородную недостаточность тканей, вызывая расстройство нервной и сердечно – сосудистой систем, а так же способствует развитию атеросклероза. Оксиды азота резко раздражают лёгкие и дыхательные пути, способствуя возникновению воспалительных процессов в них. Под влиянием оксидов азота образуется метгемоглобин, понижается кровяное давление, возникает головокружение, сонливость, расстройство дыхания и кровообращения. Наибольшую опасность представляют оксиды азота, примерно в 10 раз более

28

опасные, чем угарный газ, доля токсичности альдегидов относительно невелика и составляет 4—5% от общей токсичности выхлопных газов. Токсичность различных углеводородов сильно отличается, однако особенно, что непредельные углеводороды в присутствии диоксида азота фотохимически окисляются образуя ядовитые кислородсодержащие соединения — составляющие смогов.

Кроме того при использовании сернистых бензинов в отходящие газы могут входит оксиды серы, при применении этилированных бензинов — свинец (Тетраэтилсвинец),

бром, хлор, их соединения. Считается, что аэрозоли галоидных соединений свинца могут подвергаться каталитическим и фотохимическим превращениям, участвуя в образовании смога.

(Таблица 7)

Компоненты Содержание компонента, об. доли, %

Примечание Карбюраторные

Дизельные

N2

O2

H2O (Пары) СО2

Н2

СО

NOx

CnHm

Альдегиды

Сажа

Бензапирен

74-77

0,3 – 8

3,0 – 5,5

5,0 – 12,0

0 – 5,0

0,5 – 12,0

До 0,8

0,2 – 3,0

До 0,2 мг/л

0- 0,004 г/м3

10 – 20 мкг/м3

76- 78

2 – 18

0,5 – 4,0

1,0 – 10,0

-

0,01 – 0,50

0,0002 – 0,5

0,009 – 0,5

0,001–0,09 мг/л

0,01 – 1,1 г/м3

До 10 мкг/м3

Нетоксичен

Токсичен

Многие отечественные автомобили морально устарели, так что выброс угарного газа равен 3-3,5 %, но все равно продолжается использование этилированного бензина, приводящего к дополнительному загрязнению соединениями свинца, а использование высокосернистого дизельного топлива повышает дымность и содержание серы в отходящих газах. Для наблюдения за транспортом была выбрана главная улица микрорайона Пашенный – улица Судостроительная.

Мы определили количество выхлопных газов, поступающих в атмосферу от автомашин.

- мы выбрали определённый участок автодороги (главная улица микрорайона

Пашенный – улица Судостроительная)

- мы подсчитали количество машин (легковых, грузовых), проехавших по автодороге за

1 час.

- используя данные таблицы, определили количество выхлопных газов, в среднем

29

поступающих в атмосферу за 1 час на участке дороги.

Машины потребляют за 1 час работы столько кислорода, сколько 1000 человек за сутки.

(Таблица 8. Количество выхлопных газов, поступающих в атмосферу от автомашин)

Химические соединения грузовики легковые Выбрасываемые газы за 1 час

CO 502,2 x 72 225,8 x 312 106608

NO2 70,4 x 72 43,8 x 312 18734,4

C 19,3 x 72 - 1389,6

SO2 4,5 x 72 - 324

Pb 0,2 x 72 0,27 x 312 98,64

3.С помощью подсчета, выяснили, что максимальное количество машин проезжает

мимо микрорайона Пашенный утром, а именно с 7.00 до 9.00 и в вечерние часы с 17.00 до

19.00. В это время как раз большая часть населения идет или покидает школу, работу,

детские сады. А значит, вдыхают наибольшее количество выхлопных газов, что негативно

влияет на их здоровье.

III.V Анализ суммарной запыленности воздуха за зимний период

Методика анализа суммарной запыленности:

1. Вдавливая вертикально вниз до земли пробоотборник, взять пробы снега с каждой

площадки и поместить их в пакеты.

2. В помещении переложить снег в банки, убрать хвою и другие остатки растительности.

3. Взвесить сухие фильтры, записать результат (mф).

4. Медленно профильтровать пробы по мере таяния снега. Выведение остатка из емкости

проводится споласкиванием ее фильтратом и резким опрокидыванием.

5. Измерить объем фильтра, записать результат (vф).

30

6. Фильтры высушить при комнатной температуре в течение суток, взвесить, записать

результат (mс).

7. рассчитать величину атмосферных выпадений по формуле m = mс - mф, где:

m – масса осадка

mф – масса чистого фильтра

mс – масса фильтра с осадком.

8. Провести сравнительный анализ проб, рассчитав, сколько мг пыли приходится на 1 л в

каждой пробе.


mс = 103 г

mф = 86 г

m = mс - mф = 17 г

vф = 13252 мл

vф = m

1 л = x

x = ( 1 л * m )/ vф

x = ( 1 л *17 г )/ 13252 мл ≈ 0, 00128 мг

Результаты со всех площадок представлены в виде таблице:

Площадка Мг пыли в воздухе

Площадка №1 0,00128


31





Результат исследования: наиболее запыленный воздух наблюдается на площадках №4,затем

идут площадка №3,площадка №1,площадка №5,контрольная площадка №6, площадка №2.

III Глава. Исследование состояние почвы

III. I. Исследование почвы на содержание химических загрязнителей

Почва - это поверхностный слой земной коры, который образуется и развивается в

результате взаимодействия растительности, животных микроорганизмов, материнской

породы и является самостоятельным природным образованием. Основателем научного

почвоведения является русский учёный В.В. Докучаев (1846- 1903), который впервые дал

определение понятиям « почва» и « почвенный профиль», выявил главные отличительные

свойства и раскрыл сущность почвообразовательного процесса.

Для проведения данного исследования, нами были отобраны пробы почв на шести

вышеупомянутых площадках. Собранная почва была измельчена, собранную на всех

площадках, поместили её в стаканы. Затем мы приготовили вытяжку следующим образом:

сухую измельченную почву заливаем 1 %-ым раствором азотной кислоты мы брали по 30 г.

почвы каждого образца и 90 мл азотной кислоты (в отношении 1:3), и оставляем на сутки,

потом смесь фильтруем и упариваем фильтрат до необходимого объема. Затем перенесли

вытяжки в пронумерованные мензурки (№ 1,2,3,4,5,6).

32

Определение наличия ионов свинца Pb2+

Реагенты: образцы почвы; иодид калия KI, уксусная кислота CH3COOH.

Условия проведения реакции: рН < 7

Температура комнатная.

Иодид калия (KI) дает в растворе с ионами свинца характерный осадок иодида свинца PbI2.

Исследования производятся следующим образом: к 3 мл испытуемого раствора прибавить 1 мл KI, после чего, добавив уксусной кислоты CH3COOH, нагреть содержимое пробирки до полного растворения первоначально выпавшего, мало характерного желтого осадка PbI2.

Охладить полученный раствор под краном, при этом PbI2 выпадет снова, но уже в виде красивых золотистых кристаллов: Pb

2+ +2I

- . = PbI2

33

Результат по исследованию: ионы свинца в большом количестве присутствуют на

площадке №1. Также ионы свинца присутствуют на площадках №4 и №5. На остальных

площадках ионы свинца обнаружены не были.

Определение наличия ионов железа Fe3+

Реагенты: образцы почвы; раствор роданида аммония NH4SCN



К 3 мл пробы 1 мл концентрированного раствора роданида аммония. При наличии Fe

3+ появится бледно – бурый цвет. Метод чувствителен, можно определить до 0,02 мг/л

Результат опыта

Площадка №1 Площадка №2 Площадка №3




Желтый осадок иодида свинца

Значительное помутнение жидкости

(более 10 мг/л)

Нет изменений Нет изменений

Слабое помутнение жидкости

(1-10 мг/л)


(1-10 мг/л)

Нет изменений

Присутствие ионов свинца

Присутствуют

Отсутствуют Отсутствуют Присутствуют


Отсутствуют

34

Окрашивание, видимое при

рассмотрении пробирки сверху вниз на

белом фоне

Примерное содержание

ионов железа (Fe3+

)

Отсутствие менее 0, 05

Едва заметное желтовато-розовое от 0, 05до 0, 1

Слабое желтовато-розовое от 0, 1 до 0, 5

Желтовато-розовое от 0, 5 до 1, 0

Желтовато-красное от 1, 0 до 2, 5

Ярко-красное более 2, 5


Площадка №1 Площадка №2 Площадка №3 Площадка №4

Площадка №5 Площадка №6

Окрашивание раствора в бурый цвет


(1-10 мг/л)


Едва заметное помутнение жидкости

(0,05-0,1

мг/л)



Присутствие ионов железа(III)

Присутствуют Отсутствуют Отсутствуют Присутствуют

Отсутствуют Отсутствуют

Результат по исследованию: ионы железа(III) в наибольшем количестве

присутствуют на площадке №1. Также небольшое количество содержится на площадке №4.

На остальных площадках ионы железа(III) обнаружены не были.

35

Определение наличия ионов железа Fe2+

Реагенты: образцы почвы; раствор гидроксида калия KOH.



К 3 мл пробы 1 мл раствора гидроксида калия КОН. При наличии Fe 2+

появится

зеленый осадок, напоминающий тину.

Результат опыта Площадка №1 Площадка №2 Площадка №3




Появление зеленого осадка гидроксида железа(II)







Присутствие ионов железа(II)

Отсутствуют Присутствуют

(1-10 мг/л)

Отсутствуют Отсутствуют Отсутствуют Присутствуют

(1-10 мг/л)

Результат по исследованию: ионы железа(II) обнаружены на площадке №2 и контрольной

площадке №6. На остальных площадках ионы железа(II) обнаружены не были.

Определение наличия ионов меди Cu2+

Реагенты: образцы почвы; раствор аммиака NH3*H2O(10%)



3 мл пробы, осторожно выпарить досуха и нанести каплю концентрированного раствора аммиака. Появление интенсивно синей или фиолетовой окраски свидетельствует о

присутствии Cu2+

36

Результат опыта Площадка №1



Площадка №4 Площадка №5


Появление синего пятна гидроксида меди(II)






Присутствие ионов меди(II)

Отсутствуют Отсутствуют Отсутствуют Отсутствуют Отсутствуют Отсутствуют

Результат по исследованию: ионы меди(II) не были обнаружены.

Определение наличия сульфат-ионов

Реагенты: образцы почвы; соляная кислота HCl, раствор хлорида бария BaCl2(20%).



К 2 мл почвенной вытяжки прилили несколько капель концентрированной НСl и 1 мл

20% хлорида бария. Если при анализе образца появится белый осадок в виде молока, то

данный образец содержит сульфат–ионы. О концентрации сульфатов в почвенной вытяжке

37

можно судить по степени прозрачности полученной смеси. Уравнение реакции: Na2SO4 +

BaCl2 = BaSO4 + 2HCl. Образуется осадок или муть: Ba2+ + SO4

2- = BaSO4

· слабая муть – 1-10 мг/л, · сильная муть – 10-50 мг/л, · хлопья – 50-100 мг/л.


Площадка №1 Площадка №2 Площадка №3 Площадка №4 Площадка №5 Площадка №6

Появление белого осадка в виде молока


Нет изменений Нет изменений Нет изменений Слабая муть


Присутствие

сульфат-ионов

Отсутствуют Отсутствуют Отсутствуют Отсутствуют Присутствуют

(1-10 мг/л)


Результат по исследованию: сульфат-ионы были обнаружены на площадке №5. На

остальных площадках сульфат-ионы обнаружены не были.

Определение наличия ионов аммиака

Реактивы: образцы почвы; раствор щёлочи КОН; дистиллированная вода; мерный цилиндр;

фильтровальная бумага; пробирки; воронка. Если ионы аммиака присутствуют, то

произойдет выделение газа с едким запахом.

38





Появление едкого газа


Нет изменений Нет изменений Нет изменений Нет изменений



ионов аммиака

Отсутствуют Отсутствуют Отсутствуют Отсутствуют Отсутствуют Отсутствуют

Результат по исследованию: ионы аммиака обнаружены не были.

Определение наличия хлорид-ионов

Реагенты: образцы почвы, азотная кислота HNO3(10%), нитрат серебра AgNO3.



К 3 мл почвенной вытяжки добавили несколько капель 10% раствора азотной кислоты и

по каплям нитрата серебра. Если хлориды присутствуют, то образуется белый осадок хлорида

серебра. Уравнение реакции: NaCl + AgNO3 = AgCl + NaNO3 Если при анализе образца

будет хорошо различимый белый творожистый осадок, то данный образец содержит десятые

доли % хлорид-ионов, если раствор только мутнеет, т.е. теряет прозрачность, то в почве

содержатся сотые и тысячные доли % хлорид-ионов.

· слабая муть – 1-10 мг/л, · сильная муть – 10-50 мг/л, · хлопья – 50-100 мг/л, · белый творожистый осадок > 100 мг/л.

Результат опыта Площадка №1 Площадка №2 Площадка №3 Площадка №4 Площадка №5 Площадка №6

39

Появление белого осадка хлорида серебра

Слабая муть

Нет изменений Нет изменений Слабая муть




хлорид-ионов Присутствуют

10-50 мг/л

Отсутствуют Отсутствуют Присутствуют

10-50 мг/л

Отсутствуют Отсутствуют

Результат по исследованию: хлорид-ионы были обнаружены на площадках №1 и

№4. На остальных площадках хлорид-ионы обнаружены не были.

Обнаружение непредельных углеводородов и гомологов бензола.

Реагенты: спиртовой раствор , 1% раствор перманганата калия KMnO4.



Выполнение анализа: для проведения опытов брали спиртовые вытяжки, которые добавили поочередно в каждую из проб, прилили перманганат калия. При содержании непредельных углеводородов и гомологов бензола происходит позеленение, затем пожелтение раствора.


Изменение окраски раствора

Мгновенное пожелтение раствора

Позеленение,

затем пожелтение раствора



Мгновенное пожелтение раствора





Присутствие Присутствуют Присутствуют Присутствуют Присутствуют Присутствуют Присутствуют

40

непредельных углеводородов и гомологов бензола

.

Результат исследования: наибольшее содержание непредельных углеводородов и

гомологов бензола было обнаружено на площадка №1 и №4,на остальных площадках данные

вещества также были обнаружены.

Определение наличия ионов алюминия.

Реактивы: образцы почвы; раствор щёлочи Cu(ОН)2; гидроксид калия(КОН)

дистиллированная вода; мерный цилиндр; фильтровальная бумага; пробирки; воронка.



Нами была взято 25 г почвы с каждой площадке и к каждой пробе было прилито 50 мл

дистиллированной воды, таким образом мы приготовили водную вытяжку. Затем взболтали

содержимое колбы и дали отстояться в течение 10 минут. Затем еще раз взболтали и

профильтровали. К 5 мл вытяжки приливали по 2-3 капли гидроксида меди Cu(ОН)2. Если

почва содержит ионы алюминия, то появится желеобразный осадок белого цвета.

Al+3 +OH = Al(ОН)3


Появление желеобразного осадка гидроксида алюминия белого цвета



Нет изменений Нет изменений Нет изменений



ионов алюминия


1-5 мг/л


1-5 мг/л

Отсутствуют Отсутствуют Отсутствуют Отсутствуют

41

Для того чтобы точно убедиться о наличии ионов алюминия, мы прилили избыток

щелочи(KOH), так как данный осадок могут образовать и другие вещества. Если там

действительно содержатся ионы алюминия, то под действие щелочи желеобразный белый

осадок должен раствориться. После прилития мы наблюдали растворения осадка.

Результат по исследованию: ионы алюминия были обнаружены на площадках №1 и №2.

На остальных площадках ионы алюминия обнаружены не были.

Определение наличия нитрат-ионов

Реагенты: медная проволока, концентрированный раствор серной кислоты.



Выполнение анализа: для проведения опытов брали вытяжки, которые добавили поочередно в каждую из проб. Затем прилили концентрированный раствор серной кислоты и внесли медные стружки. При наличии нитрогрупп происходит покраснение раствора.


Появление покраснения раствора

Легкое покраснение

Легкое покраснение

Покраснение Покраснение Легкое покраснение



нитра-ионов


1-5 мг/л


1-5 мг/л


5-10 мг/л


5-10 мг/л


1-5 мг/л


Результат по исследованию: нитрат ионы в большом количестве были обнаружены на

площадках №3 и №4. В меньшем количестве на площадках №1, №2,№5. На контрольной

площадке №6 нитрат-ионы обнаружены не были.

Определение наличия ионов щелочных металлов

Реагенты и оборудование: образцы почвы; спиртовка, пипетка.



Для определения наличия ионов щелочных металлов, нам понадобилась спиртовка,

мы ее зажгли ее, при помощи пипетки поднесли пробы к пламени и наблюдали за изменением цвета. Для точного определения щелочных металлов, мы воспользовались

42

пипеткой почвенную вытяжку и поднесите её к пламени и посмотрели, как изменится его цвет. Если пламя приобрело красное окрашивание, значит в почве присутствуют ионы лития, если фиолетовое- ионы калия, желтое- ионы натрия.

Результат

опыта


Красное

окрашивание

Нет

изменений

Нет

изменений

Нет

изменений

Нет

изменений

Нет

изменений

Нет

изменений

Фиолетовое


Нет

изменений

Присутствует Нет

изменений

Нет

изменений


изменений

Желтое



изменений

Присутствует Присутствует Нет

изменений

Присутствует


ионов

щелочных

металлов


ионы натрия


ионы калия






ионы калия



Результат опыта: на площадке №1 были обнаружены ионы натрия, на площадке №2 ионы

калия, на площадке №3 ионы натрия, на площадке №4 ионы натрия, на площадке №5 ионы

калия, на контрольной площадке №6 ионы натрия.

Определение кислотности почвы

Реагенты и оборудование: образцы почвы, стеклянная колба с пробкой, воронка, фильтр,

индикаторная бумага, шкала значений рН.



Концентрация и состав растворенных в почвенной влаге веществ обуславливают

43

кислую, щелочную или нейтральную реакцию почвенных растворов. Кислая реакция почвенных растворов связана с наличием угольной кислоты и поступлением органических кислот, образующихся при разложении растительных остатков. Показателем кислотности или щелочности почв является значение pH. Значение pH ниже 7 характеризуют кислую реакцию почвенного раствора, а выше 7 – щелочную.

Выполнение анализа: В каждую из проб опустили полоску индикаторной бумаги, положили

на белую непромокаемую подложку и быстро сравнили окраску полоски с эталонной шкалой.

Площадка Значение рН Среда

Площадка №1 4 Сильнокислая


Площадка №3 5 Среднекислая


Площадка №5 5 Среднекислая

Площадка №6 6 Слабокислая

Результат исследования: на площадках №1, №2, №4 сильнокислая среда почв, на

площадках №3 и №5 среднекислая среда, а на контрольной площадке №6 слабокислая среда.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГУМУСА ПО МЕТОДУ И.В. ТЮРИНА В МОДИФИКАЦИИ В.И.

СИМАКОВА

Гумус составляет большую часть (80-90 %) органического вещества почвы. Это

44

специфическое соединение, образующееся только в процессе почвообразования. Гумус

находится в тесном взаимодействии с минеральной коллоидной частью почвы. Кроме

собственно гумуса, в составе органического вещества почвы находятся неразложившиеся

остатки растений и животных, плазма микроорганизмов, лигнин, дубильные вещества,

смолы, углеводы, жиры и др. Поэтому при подготовке почвы к анализу необходим

тщательный отбор всех видимых органических остатков, чтобы исключить все те группы

органических веществ, которые не входят в состав гумуса. Количество гумуса в почве

является характерной величиной для каждого типа почв. Гумус играет важную роль в

плодородии почвы, от количества и качества гумуса зависят физические и физико-

химические свойства почв, гумус является источником питательных веществ, стимулирует

рост и развитие растений. Подготовка почвы к определению гумуса .

Для определения гумуса и азота отбирают среднюю пробу 2-5 г (пробу берут до

растирания почвы в ступке). Помещают на стекло или бумагу и тщательно отбирают корешки

(под лупой). Мелкие корешки отбирают наэлектризованной эбонитовой или стеклянной

палочкой. После отбора корешков почву растирают в ступке и просеивают через сито с

отверстиями диметром 0,25 мм. Пробу тщательно перемешивают и хранят в пакетике из

кальки, обозначив номер разреза и глубину горизонта. Ход работы Метод И.В. Тюрина

основан на окислении гумуса 0,4 н раствором двухромокислого калия (К2Сr2О7),

приготовленного на серной кислоте, разведенной в воде в объемном отношении 1:1 (мокрое

сжигание). О количестве гумуса судят по количеству хромовой кислоты, пошедшей на его

окисление. 1. Из подготовленной пробы на аналитических весах взять в пробирку навеску в

количестве 0,1-0,5 г. Размер навески зависит от количества гумуса в анализируемой почве,

чем больше гумуса, тем меньше навески. Для горизонтов А1, А2 – навеска 0,1-0,2 г, для В, С

– 0,5 г. 2. Осторожно перенести навеску в сухую колбу емкостью 100 мл. Пробирку взвесить

и по разности в весе установить точную величину навески. 3. В колбу с навеской медленно

прилить из бюретки 10 мл 0,4 н раствора К2Сr2О7, приготовленного на разбавленной серной

кислоте. Осторожно круговыми движениями перемешать содержимое колбы. 4. Закрыть

колбу маленькой воронкой-холодильником, поставить колбу на асбестовую сетку и довести

до кипения. При нагревании происходит окисление гумуса до СО2:

2К2Сr2О7 + 8Н2SO4 + 3C (гумуса) = 2Cr2(SО4)3 + 2K2SO4 + 3CO2 + 8H2O

Кипение должно быть слабым и продолжаться точно 5 мин (следить за часами). Сильное

45

кипение приводит к повышению температуры, испарению воды, вследствие чего происходит

повышение кислотности раствора и возможно разложение хромовой кислоты, что отразится

на точности анализа. В процессе кипячения раствор меняет окраску и становится буровато-

коричневым. Если появляется зеленая окраска, то определение следует повторить, уменьшив

навеску, так как зеленая окраска указывает на полное израсходование хромовой кислоты на

окисление гумуса. 5. После кипячения дать колбе остыть, затем обмыть горло колбы и

воронку минимальным количеством воды (10-15 мл), прибавить 5-8 капель 0,2 % раствора

фенилантраниловой кислоты и титровать 0,2 н раствором соли Мора (FeSO4(NH4)2*6H2O)

до перехода вишнево-фиолетовой окраски и синей в темно-зеленую. Когда раствор окрасится

в синий цвет, титровать необходимо осторожно, прибавляя раствор соли Мора по 1 капле и

тщательно перемешивая титруемую жидкость. Записать количество мл соли Мора, пошедшее

на титрование остатка К2Сr2О7. При титровании избытка К2Сr2О7 происходит реакция,

которую можно представить уравнением

6FeSO4(NH4)2SO4 + К2Сr2О7 +7Н2SO4 = Cr2(SО4)3 + 3Fe2(SO4)3 + + 6(NH4)2SO4 +

К2SO4 +7H2O

Провести холостое определение – установить, сколько соли Мора идет на титрование 10 мл

раствора К2Сr2О7 в серной кислоте. Содержимое колбы с 10 мл титруют так же, как описано

выше (без кипячения) 7. Вычислить содержимое гумуса в анализируемой почве по формуле

где:

А – содержание гумуса в % к весу абсолютно сухой почвы;

а – количество раствора соли Мора, пошедшее на холостое титрование остатка раствора

К2Сr2О7, мл;

в – количество раствора соли Мора, пошедшее на титрование остатка раствора К2Сr2О7, мл;

Км – поправка к титру соли Мора;

0,0010362 – количество гумуса, соответствующее 1 мл 0,2 н соли Мора;

46

С – навеска воздушно-сухой почвы, г;

КН2О – коэффициент для пересчета на абсолютно сухую почву;

100 – коэффициент пересчета в проценты

Расчеты:

С(1 Площадка)=(25-10,5)*100*0,0010362/0,5=3,00498%

С(2 Площадка)=(25-11,3)*100*0,0010362/0,5=2,839188%

С(3 Площадка)=(25-8,2)*100*0,0010362/0,5=3,481632%

С(4 Площадка)=(25-12,4)*100*0,0010362/0,5=2,611224%

С(5 Площадка)=(25-11,0)*100*0,0010362/0,5=2,90136%

С(6 Площадка)=(25-6,9)*100*0,0010362/0,5=3,751044%

Окраска почв Содержание гумуса,% Категории

Очень черная 10-15 Высокогумусная, очень

плодородная

Черная 7-10 Гумусная, плодородная

Темно-серая 4-7 Среднегумусная,

среднеплодородная

Серая 2-4 Малогумусная,

среднеплодородная

Светло-серая 1-2 Малогумусная,

малоплодородная

Тип почвы Содержание гумуса,%

47

Дерново-подзолистые 2,5

Серые лесные 3-5

Чернозем 10-15

Каштановые 3-3,5

Серозем 1

Результат исследования: на всех площадках категория почв соответствует малогумусной,

среднеплодородной. По типу почв все площадки соответствуют серому лесному типу.

Биондикация загрязнения почвы с помощью кресс-салата

Прежде чем ставить эксперимент по биоиндикации загрязнений с помощью кресс-

салата, партия семян проверяется на всхожесть. Для этого семена кресс-салата проращивают

в емкостях, в которые насыпают промытый песок слоем 1 см. Сверху его накрывают листком

фильтровальной бумаги и раскладывают на ней определенное количество семян. Перед

посадкой семян песок и бумагу увлажняют до полного насыщения водой. Сверху семена

накрывают фильтровальной бумагой и плотно прикрывают стеклом. Работа ведется в

помещении при температуре 20-25С . Норма прорастания семян- 90-95% в течении 4 суток.

Процент проросших семян называется всхожестью. Другие емкости заполняют до половины

исследуемыми субстратами. Субстраты во всех чашках увлажняют одинаково до первых

признаков насыщения. В каждую чашку укладывают по 50 семян на одинаковом расстоянии

друг от друга. Покрывают семена теми же субстратами до краев крышки и аккуратно

выравнивают поверхность. Увлажняют верхние субстраты так же, как и нижние. Наблюдение

ведется 10-15 суток.

В зависимости от результатов опыта субстратам присваивают один из четырех уровней

загрязнения:

1. Загрязнение отсутствуют. Всхожесть 90-100% , всходы дружные, проростки крепкие,

ровные.

2. Слабое загрязнение. Всхожесть 60-90% ,проростки почти нормальной длины, крепкие ,

ровные.

48

3. Среднее загрязнение. Всхожесть 20-60% ,проростки тонкие, короткие. Некоторые

проростки имеют уродства.

4. Сильное загрязнение. Всхожесть очень слабая ( менее 20%), проростки мелкие и

уродливые.

Площадка Всхожесть

семян кресс-

салата

Уровень загрязнения

Площадка №1 ≈ 9% Сильное загрязнение

Площадка №2 ≈14 % Сильное загрязнение




Площадка №6 ≈25 % Среднее загрязнение

Результат исследования: почвы на площадках №1,№2,№3,№4,№5 имеют сильное

загрязнение. Контрольная площадка №6 подвержена среднему загрязнению.

49

Вывод:

Микробиологический эксперимент показал, что наибольшее число микроорганизмов

было обнаружено на площадке №4, где наибольший поток машин и проходимость населения.

Также, там наблюдалось максимальное разнообразие микроорганизмов: микрококки,

стафилококки, стрептококки, гонококки, пневмококки группы шаровидных бактерий.

Согласно классификации качества воздуха по биотическому индексу с помощью

метода лихеноиндикации, мы сопоставили площадки и степень загрязнения воздуха:

площадка №1 – сильное загрязнение; площадка №2 – сильное загрязнение;

площадка №3 – сильное загрязнение; площадка №4 – сильное загрязнение;

площадка №5 – сильное загрязнение; контрольная площадка №6 – умеренное загрязнение.

Твердые вещества это в первую очередь нерастворимые соли и тяжелые металлы,

которые поступают в атмосферу от автомобилей или же при сжигании органического

топлива, например дров. Твердых веществ больше содержится на площадке №4 и площадке

№1. С помощью подсчета, выяснили, что максимальное количество машин проезжает мимо

микрорайона Пашенный утром, а именно с 7.00 до 9.00 и в вечерние часы с 17.00 до 19.00. В

это время как раз большая часть населения идет или покидает школу, работу, детские сады.

А значит, вдыхают наибольшее количество выхлопных газов, что негативно влияет на их

здоровье.

Воспользовавшись методикой анализа суммарной запыленности воздуха,мы

установили, что наиболее запыленный воздух наблюдается на площадках №4,затем идут

площадка №3,площадка №1,площадка №5,контрольная площадка №6, площадка №2.

Ионы свинца в большом количестве присутствуют на площадке №1. Также ионы

свинца присутствуют на площадках №4 и №5. На остальных площадках ионы свинца

обнаружены не были.

Ионы железа(III) в наибольшем количестве присутствуют на площадке №1. Также

небольшое количество содержится на площадке №4. На остальных площадках ионы

железа(III) обнаружены не были.

Ионы железа(II) обнаружены на площадке №2 и контрольной площадке №6. На

остальных площадках ионы железа(II) обнаружены не были.

Ионы меди(II) не были обнаружены.

50

Сульфат-ионы были обнаружены на площадке №5. На остальных площадках

сульфат-ионы обнаружены не были. Ионы аммиака обнаружены не были.

Хлорид-ионы были обнаружены на площадках №1 и №4. На остальных площадках

хлорид-ионы обнаружены не были.

Наибольшее содержание непредельных углеводородов и гомологов бензола было

обнаружено на площадках №1 и №4, в меньшем количестве на оставшихся площадках.

Ионы алюминия были обнаружены на площадках №1 и №2. На остальных

площадках ионы алюминия обнаружены не были.

Нитрат ионы в большом количестве были обнаружены на площадках №3 и №4. В

меньшем количестве на площадках №1, №2,№5. На контрольной площадке №6 нитрат-ионы

обнаружены не были.

На площадке №1 были обнаружены ионы натрия, на площадке №2 ионы калия, на

площадке №3 ионы натрия, на площадке №4 ионы натрия, на площадке №5 ионы калия,

на контрольной площадке №6 ионы натрия.

На площадках №1, №2, №4 сильнокислая среда почв, на площадках №3 и №5

среднекислая среда, а на контрольной площадке №6 слабокислая среда.

Согласно методике определения гумуса по Тюрину,мы установили, что на всех

площадках категория почв соответствует малогумусной, среднеплодородной.

По типу почв все площадки соответствуют серому лесному типу.

Эксперимент по биоиндикации загрязнений с помощью кресс-салата еще раз

доказывает, что почва сильно загрязнена. Исходя из всех проделанных нами исследований,

можно сделать вывод, что территория микрорайона Пашенный подвержена сильному

загрязнению и тяжелой антропогенной нагрузке.

51

Предложения по улучшению окружающей среды:

Для улучшения экологического состояния окружающей среды микрорайона

Пашенный рекомендуется использование следующих мер:

- технологических (внедрение передовых технологий производства на предприятиях

района),

- технических (совершенствование устройств очистки выбросов в атмосферу и сбросов

в водоемы на предприятиях района; технологическое перевооружение, реконструкция и

вывод из эксплуатации устаревшего и изношенного оборудования),

- архитектурно-планировочных (организация санитарно-защитных зон).

Сокращение выбросов вредных веществ в атмосферу также может быть достигнута за

счет запрещения длительной парковки автомашин при включенных двигателях, за счет

запрещения сжигания мусора и опавшей листвы на территории жилой зоны.

Кроме того, простым методом улучшения экологического состояния в микрорайоне

является его максимальное озеленение. Зеленые насаждения в условиях экологического

неблагополучия большого города являются одним из эффективных факторов оздоровления

окружающей среды, повышения комфортности и качества среды жизни человека.

В настоящее время территория микрорайона Пашенный недостаточно озеленена.

Общая площадь зеленых насаждений в микрорайоне составляет 2,72 га, что оставляет

примерно 0,8 % от общей территории микрорайона.

Предлагается в микрорайоне Пашенный организовать единую взаимосвязанную

систему зеленых насаждений, которая должна включать создание скверов, бульваров,

набережной, зеленых насаждений внутри дворов, вдоль улиц и проездов. Озеленение главных

магистралей района (ул. Свердловская, ул. Семафорная) предлагается с применением

газоустойчивых древесно-кустарниковых пород.

52

Список использованной литературы:

· Пчелкин А. В., Боголюбов А.С. Методы лихеноиндикации загрязнений окружающей

среды: Методическое пособие. – М.: Экосистема, 1997.

· Боголюбов А.С. Оценка загрязнения воздуха методом лихеноиндикации. М.:

Экосистема, 2001.

· Пчелкин А.В., Слепов Б.В, Использование водорослей и лишайников в экологическом

мониторинге и биоиндикационных исследованиях. М.:2004 .

· В.А.Cластенин «Учебное пособие для студентов педагогических заведений»,1998.

· Н.С.Голубкова «Определитель лишайников», 2004.

· Жизнь растений. Водоросли и лишайники/Под ред. Проф. М.М. Голлербаха. Т. 3. - М.:

Просвещение, 1977.

· Высоцкая М.В. Экология - Волгоград « Учитель», 2007.

· Алексеев С.В., Груздева Н.В., Гущина Э.В. Экологический практикум школьника:

Методическое пособие для учителя. – Самара: Корпорация «Федоров», Издательство

«Учебная литература», 2006.

· Бородина Т.Л., АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ. КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ. Методическое

пособие для студентов заочного отделения фармацевтического факультет,2008.

· Простейшие методы статистической обработки результатов экологических исследований

/Сост. А.С.Боголюбов - М.: Экосистема, 2001.-17 с.

· М.А. Глазовская, А.Н. Геннадиев. География почв с основами почвоведения, М., МГУ, 1995

· http://enc-dic.com/efremova

· http://meteo.krasnoyarsk.ru/

· http://ru.rfwiki.org

· http://likonsta.ucoz.ru/publ/mkhi_i_lishajniki/lishajniki/o_lishajnikakh/26-1-0-150

· http://www.garshin.ru/evolution/biology/botany/lichen/

· http://biofile.ru/bio/17155.html

53


Рис.1.Чашка Петри с питательной средой.

Рис.2. Чашки Петри с посевами

Рис.3. Оборудование для определения микроорганизмов

54

Рис.4 Реактивы для осуществления

качественных реакций

Рис.5 Образцы почвы с шести площадок

Рис.6 Фильтровальная обстановка

Рис.7 Измерительный цилиндр

55

Рис.8 Весы

Рис.9 Пробирки с осажденными ионами

Рис. 10 Пробирки с осажденными ионами

Научная работа

«Роль дисперсных систем в жизни человека»

Выполнила:

Циберман Юлия Александровна, ученица 11”В” класса

Актуальность проблемы:

Дисперсные системы окружают нас повсюду. К ним относятся воздух, вода, пищевые

продукты, косметика, лекарства, природные тела(горные породы, организмы растений и животных),

а также разнообразные строительные и конструкционные материалы. В природе и технике часто

встречаются дисперсные системы, в которых одно вещество равномерно распределено в виде частиц

внутри другого вещества. Земля, пища, одежда, асфальт, древесина, живые организмы – только

отдельные представители многочисленного мира частиц. Велико значение коллоидно-химических

закономерностей и явлений, сопутствующих повседневной жизни каждого человека и определяющих

особенности различных процессов во многих отраслях промышленного и сельскохозяйственного

производства. Без использования достижений этой науки немыслимо и решение острейших

экологических проблем современности, невозможен дальнейший прогресс цивилизации.

В школьном курсе химии предусмотрено лишь краткое знакомство с особенностями объектов и

явлений, рассматриваемых коллоидной химией. Этого, конечно, недостаточно для учащихся (в

частности для меня), проявляющих повышенный интерес к изучению данной науки и

предполагающих связать свою будущую профессиональную деятельность с химией, биологией и

медициной.

Цель работы:

Исследование состава и свойств дисперсных систем и их роли для живой природы в целом. Для

реализации данной цели были поставлены следующие задачи.

Задачи:

· изучить состав и свойства дисперсных систем;

· проанализировать эстетическую, биологическую и культурную роль коллоидных систем

в жизни человека;

· экспериментальным путем, используя эффект Тиндаля убедиться в достоверности

исследуемых коллоидных систем;

· сделать заключительные выводы.

Гипотеза: эффект Тиндаля позволяет отличить коллоидные растворы и истинные растворы.

Объект исследований: многообразие дисперсных систем в живой природе.

Предмет исследования: эффект Тиндаля и роль дисперсных систем в жизни человека.

Методы исследования: анализ литературной и компьютерной информации, синтез, эксперимент.

Экспериментальная часть работы.

Коллоидные растворы, как правило, опалесцируют, т.е. рассеивают падающий свет за счет

частиц дисперсной фазы, размеры которых сравнимы с длиной волны излучения. При этом

коллоидный раствор при освещении как бы светится сам. Характерным проявлением опалесценции

является эффект Тиндаля. Он заключается в появлении в коллоидном растворе светящейся дорожки

при пропускании через него луча света.

Я провела ряд опытов, используя эффект Тиндаля, то есть рассеяние света коллоидными частицами.

В качестве источников света взяла фонарь с аккумуляторными батареями, школьный диапроектор,

лазерную указку. Для сравнения пропускала направленный свет через воду, раствор крахмала и гель.

Получила интересные результаты.

Выводы:

1). Глобальная роль коллоидов в естествознании заключается в том, что они являются

основными компонентами таких биологических образований как живые организмы. Все вещества

организма человека представляют собой коллоидные системы. Можно смело сказать, что весь

человек – это ходячий коллоид, а все органы и системы организма дисперсная система в их связи с

поверхностными явлениями:

· кости – это коллаген, насыщенный кальцием и фосфором;

· кровь – это дисперсная система, в которой ферментные элементы эритроциты, тромбоциты,

лейкоциты являются фазой, а плазма- дисперсной средой.

· из коллоидов , богатых белками соединительной ткани состоят кожа, мышцы, ногти, волосы,

кровеносные сосуды, легкие и многое другое, без чего немыслима сама жизнь.

2). Знания о дисперсных системах, способах образования и разрушения, закономерностях

поведения их в природных процессах позволяют решать научно-технические и экологические

проблемы. Они применяются в пищевой промышленности, производстве искусственного шелка,

крашении тканей, кожевенной промышленности, сельскохозяйственном производстве, почвоведении,

медицине, строительстве и других отраслях народного хозяйства.

3). Значение золей исключительно велико, так как они более распространены, чем истинные

растворы. Протоплазма живых клеток, кровь, соки растений — все это сложные золи. С золями

связано получение искусственных волокон, дубление кож, крашение, изготовление клеев, лаков,

пленок, чернил. Много золей в почве, и они имеют первостепенное значение для ее плодородия.

4). Из результатов эксперимента видно, что истинный раствор, приготовленный из

поваренной соли и воды не рассеивают пропускаемый свет, конус Тиндаля не наблюдается, то есть

нет эффекта Тиндаля. Но эффект Тиндаля наблюдается при пропускании направленного света через

исследуемые дисперсные системы. Таким образом, подтверждается предположение, что коллоидные

растворы можно отличить от истинных растворов с помощью эффекта Тиндаля.

· Чех Алина Владимировна, 11 класс, МБОУ средняя школа №144, Красноярский

край.

· Руководитель работы: Молчанова Елена Робертовна, учитель химии

Природные ресурсы Красноярского края.

Красноярский край – один из наиболее богатых природными ресурсами. Благодаря

запасам, край является привлекательным регионом для инвестиций. Важнейшими

природными богатствами края являются: гидроэнергия, хвойные леса, каменный уголь,

золото и редкие металлы, нефть, газ, железные и полиметаллические руды, нерудные

минералы.

Цель работы:

Ознакомится с важнейшими природными ресурсами Красноярского края.

Задачи:

-Провести литературный анализ природных ресурсов, добываемых в Красноярском крае.

-Определить значение природных ресурсов.

Материалы и методы работы:

Был произведён анализ литературы по важнейшим природным ресурсам Красноярского

края. Использовано 17 источников литературы.

Каменный уголь – полезное ископаемое, вид топлива, образовавшийся из частей древних

растений под землей без доступа кислорода. По химическому составу каменный уголь

представляет собой смесь высокомолекулярных ароматических соединений с высокой

массовой долей углерода, а также воды и летучих веществ с небольшими количествами

минеральных примесей. В зависимости от свойств каменный уголь применяется как

бытовое, энергетическое топливо, а также как сырье для химической и металлургической

промышленности. Также из него извлекают редкие рассеянные элементы.

Золото - это благородный, очень тяжелый и очень мягкий металл, обладающий высокой

теплопроводностью и низким электрическим сопротивлением. Один из самых инертных

металлов, стоящий в ряду напряжений правее всех других металлов. При нормальных

условиях оно не взаимодействует с большинством кислот и не образует оксидов, поэтому

его относят к благородным металлам, в отличие от обычных металлов, разрушающихся

под действием кислот и щелочей. Имеющееся в настоящее время в мире золото

распределено так: около 10 % — в промышленных изделиях, остальное делится

приблизительно поровну между централизованными запасами (в основном, в виде

стандартных слитков химически чистого золота), собственностью частных лиц в виде

слитков и ювелирными изделиями.

Нефть - природная маслянистая горючая жидкость со специфическим запахом, состоящая

в основном из сложной смеси углеводородов различной молекулярной массы и некоторых

других химических соединений. Непосредственно сырая нефть практически не

применяется. Для получения из неё технически ценных продуктов, главным образом

моторных топлив, растворителей, сырья для химической промышленности, её подвергают

переработке. В связи с быстрым развитием в мире химической и нефтехимической

промышленности, потребность в нефти увеличивается не только с целью повышения

выработки топлив и масел, но и как источника ценного сырья для производства

синтетических каучуков и волокон, пластмасс, ПАВ, моющих средств, пластификаторов,

присадок, красителей, и др.

Железные руды — природные минеральные образования, содержащие железо и его

соединения в таком объёме, когда промышленное извлечение железа из этих образований

целесообразно. По химическому составу железные руды представляют собой окиси,

гидраты окисей и углекислые соли закиси железа, встречаются в природе в виде

разнообразных рудных минералов. Богатая железная руда применение находит для

получения чугуна и в основном идет на выплавку в конвертерное и мартеновское

производство или же непосредственно на восстановление железа. Небольшое количество

используется как природная краска (охра) и утяжелитель глинистых буровых растворов.

Полиметаллические руды - комплексные руды, содержащие целый ряд химических

элементов, среди которых важнейшими являются свинец и цинк. В основном такие руды

залегают в толще вулканогенных пород кислого состава. Месторождения руды

разрабатываются подземным и открытым способами, причём удельный вес открытых

разработок с каждым годом возрастает и составляет около 30%.

Вывод: Проанализировав самые важные природные ресурсы Красноярского края, можно

заметить, что каждый из них по-своему важен. Ведь у каждого имеются индивидуальные

свойства, которые характеризуют значимость. Следовательно, Красноярскому краю

нужно гордиться природными ресурсами и беречь их.


1) Горная энциклопедия, 2008-2013

2) А. Г. Ахатов, А. А. Ильинский. Ресурсы нефти и газа России на рубеже веков

(экономические и эколого-экономические аспекты). — М.: «Недра», 1998. — 432 с. —

ISBN 5-247-03805-3.

3) У. Л. Леффлер Переработка нефти = Petroleum Refining. — М.: «Олимп-Бизнес»,

2011. — 224 с. — ISBN 978-5-9693-0158-0.

4) Михеева Е. Е., Михеев В. Е., Плющ И. В. Водные ресурсы Енисейского региона.

Красноярск, 2004.

5) Михеева Е. Е., Михеев В. Е., Плющ И. В. Водные ресурсы Енисейского региона.

Красноярск, 2004.

6) Брук Лармер, Цена Золота: National Geographic Россия, Февраль 2009, с. 85-105.

7) Академик, 2000-2014

8) 2009-2013 Энциклопедии & Словари Коллекция энциклопедий и словарей

9) Вуколов С. П., Менделеев Д. И. Уголь каменный // Энциклопедический словарь

Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.

10) Левинсон-Лессинг Ф. Ю. Каменный уголь // Энциклопедический словарь Брокгауза и

Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ГЕРМАНИЙСОДЕРЖАЩИХ УГЛЕЙ

НИЖНЕГО ПРИАНГАРЬЯ

Чувакова Ксения Игоревна

11 «В» класс, МБОУ СШ №144, г. Красноярск

Подшибякина Елена Юрьевна

ФГАОУ ВПО СФУ, Институт цветных металлов и материаловедения, аспирант каф. «КМиФХМП»

Молчанова Елена Робертовна

учитель химии МБОУ СШ №144

Производство полупроводникового германия высокого качества вносит вклад в экономическую и оборонную безопасность России, так как от него зависит развитие микроэлектроники и военной оптики. Стратегический вопрос для предприятий России –

получение источника собственного сырья, так как в настоящее время сырьё закупается в Китае.

Весьма большие запасы и масштабы переработки германиеностных твердых горючих ископаемых позволяют рассматривать их как реальный и весьма существенный источник германия.

Германиеностные твердые горючие ископаемые, за весьма редким исключением, являются комплексным сырьем, т.е. в первую очередь должны перерабатываться по своему прямому назначению (кокс, полукокс, тепловая и электрическая энергия и т.д.), а для извлечения германия могут использоваться отвалы или сравнительно малоценные продукты этих процессов. В Красноярском крае имеется ряд месторождений углей, в золах которых содержится германий. Как показали исследования, наибольшее количество германия содержится в лигнитовых углях. В результате сжигания германий в основном переходит в зольные уносы, что сводит к минимуму затраты на их получение, так как они и так должны улавливаться по санитарно-гигиеническим соображениям. Кроме того, в зольные уносы, помимо германия, могут переходить и другие ценные микрокомпоненты (Be, Ga, Mo, Zn и др.), что расширяет сырьевую базу германия при комплексной переработке зольных уносов.

Решение проблемы получения германиевых концентратов из содержащегося в твердых горючих ископаемых германия при их сжигании является в настоящее время актуальной задачей.

В связи с этим большой интерес представляют малоизученные германийсодержащие лигниты, месторождение которых открыто в Нижнем Приангерье в бассейне реки Сым.

Целью работы являлось исследование германиеностных лигнитов Нижнего Приангарья.

Лигнит является углистой массой от почти черного до светло-бурого цвета. В нём заметна растительная древесная структура. Легко горит коптящим пламенем, выделяя неприятный своеобразный запах гари. По показателям качества ископаемого топлива лигниты близки к бурым углям, что позволяет сжигать добытую руду для получения германиевого концентрата (золы), а получаемую при этом тепловую и электрическую энергию можно будет использовать по непосредственному назначению.

По результатам проведенных исследований установлено, что высшая удельная теплота сгорания лигнитов варьирует от 13-19 МДж/кг. Зольность, определенная по ГОСТ 11022-95, изменяется от 3,8 до 4,5 %. Влажность лигнитов определяли по ГОСТ 27314-91.

Массовая доля влаги в среднем равна 32 %. Выход летучих веществ 44,9 - 63,8 %. Средняя насыпная плотность около 535 кг/м3. Методом рентгеноспектрального анализа установлено, что в составе лигнитов преобладают углерод (67,3 - 68,5 %) и кислород (27,3 - 27,9 %). В лигнитах содержится германий в пределах 0,016 - 0,038 %. Содержание серы колеблется от 1,14 % до 1,28 %. Ведущим элементом золы лигнитов является кремний (в среднем 11 %). Так же содержатся железо (6 %), алюминий (9,6 %) и кальций (1,5 %). Содержание германия

в золе составляет 0,22 %. Содержания магния, калия и натрия изменяются от десятых долей до первых процентов, а содержания фосфора составляют сотые доли процента.

Проведенные исследования показывают, что малоизученные германий содержащие лигниты, месторождение которых открыто в Нижнем Приангерье в бассейне реки Сым, могут представлять большой интерес как источник германиевого сырья.

Список используемой литературы: 1. Наумов А.В. Мировой рынок германия и его перспективы. Восставший из

праха / А.В. Наумов // Известия ВУЗов. Цветная металлургия. – 2007. – №4. – С. 32–40.

2. Состояние мировых рынков галлия и германия [Электронный ресурс]. URL:

http://www.metalbulletin.ru

3. Ломашов И.П., Лосев Б.И. Германий в ископаемых углях. – М.: Из. АН СССР, 1962. – 256 с.

4. Юдович Я.Э., Кетрис М.П. Германий в углях. Сыктывкар. 2004. 216 с

5. Пашков Г.Л. Золы природных углей – нетрадиционный сырьевой источник редких элементов //Соросовский образовательный журнал. 2001. Т. 7. № 11. С. 67–72

6. Шпирт М.Я., Клер В.Р., Перциков И.З. Неорганические компоненты твердых топлив. М. Химия, 1990. 240 с.

7. Шпирт, М. Я. Физико-химические основы переработки германиевого сырья / М. Я. Шпирт. – Москва : Металлургия, 1977. – 264 с.

8. Пат. RU 2293133 C2 Российская Федерация, МПК С 22 В 41/00. Способ получения германиевого концентрата из ископаемых углей / О. И. Подкопаев; заявитель и патентообладатель О. И. Подкопаев. – № 2005109271/02 ; заявл. 10.10.06 ; опубл. 10.02.07, Бюл. № 4. – 4 с

Тезисы

работы «Исследование влияния шумового загрязнения помещений гимназии

на порог слышимости учащихся», ставшей победителем НПК г. Минусинска

Автор: ученица 10а класса МАОУ

«Гимназия №1» Заводовская Валерия.

Руководитель: Маркус Р.Т.

Цель работы: выявление изменения порога слышимости учащихся при

постоянном шумовом загрязнении гимназии.

Задачи:

1) исследовать уровень шумового загрязнения гимназии во время перемен;

2) определить изменение порога слышимости учащихся в течение дня (до

уроков и после уроков), недели (один раз в день) и месяца (раз в неделю) при

помощи аппаратно-программного комплекса;

3) оценить влияние шумового загрязнения помещения гимназии на порог

слышимости учащихся;

4) разработать рекомендации по профилактике снижению уровня шума в

гимназии.

В процессе работы, изучив и проанализировав ряд научных книг и

статей по теме работы, познакомившись с содержанием интернет ресурсов, я

узнала, что такое звук, его свойства и характеристики. Чем характеризуется

шум, его источники и воздействие шума на организм человека.

Для того, чтобы оценить влияние шумового загрязнения помещения

гимназии на порог слышимости учащихся я измерила порог слышимости

учащихся в условиях постоянного шума, исследовала уровень шумового

загрязнения гимназии во время перемен и разработала рекомендации по

профилактике снижению уровня шума в гимназии.

Для того, чтобы доказать, что шумовое загрязнение помещения гимназии

влияет на порог слышимости учащихся мною были проведены исследования:

· определение уровня шума в помещениях школы во время уроков и на

перемене шумомером Smart is yours;

· виды источников шумов в школе;

· влияние шума на состояние подростка;

· исследование остроты слуха учащихся старших классов двумя

способами. 1 способ - проверка слуха онлайн

(http://www.phonak.com/ru/b2c/ru/hearing/recognizing_hearingloss/hearing

test.html.). У испытуемых(26 человек) проверяла порог слышимости

для четырёх частот. В течение дня (до уроков и после уроков) и в

течение недели (один раз в день).

2 способ:

определение остроты слуха с помощью механических часов и линейки;

· выяснение отношение учащихся к различным шумам.

Проанализировав и обобщив результаты исследования я установила, что

уровень шума в здании гимназии во многих местах превышает допустимые

нормы, а высокий уровень шума вызывает некомфортное состояние

учеников. Максимальный шум в школе на переменах выявлен в коридорах (в

районе нахождения звонка и массового скопления учащихся), на лестнице, в

столовой во время питания средней школы, на втором этаже. Во время урока

самые шумные места школы – спортивный зал, кабинет музыки.

Многие ученики негативно относятся к громкому шуму и громкому

объяснению учителем.

Проверка изменения порога слышимости у учащихся выявила

изменения порога слышимости при постоянном шумовом загрязнении

гимназии. Исследования показали, что порог слышимости увеличивается к

концу учебного дня. Из 26 человек у 11 человек, что составляет 42.3%,

возникают проблемы со слухом в нижних диапазонов частот-500 Гц и

1000Гц. Шаг изменения порога слышимости 10 dB.

А вот на территории гимназии уровень шума в пределах нормы. Площадь

прилегающей территории велика, большое количество деревьев, нет

большого потока транспорта по прилегающим улицам.

Если на уровень шума, который образуется от проходящих мимо машин,

мы повлиять практически не можем, то уровень «школьного шума» внутри

здания мы можем изменить. А тем самым уменьшить риски заболевания.

Первое, что необходимо выполнять, это:

· не говорить слишком громко (не кричать) на переменах;

· не включать громко телевизор, музыкальные центры;

· не слушать музыку через наушники продолжительное время, иначе с

возрастом вы вынуждены будете пользоваться слуховыми аппаратами;

· на дискотеке постараться находиться подальше от акустических

колонок;

· отдыхать в выходные дни на природе («слушать тишину»);

· если будущая профессия будет связана с шумным производством,

использовать звукозащитные наушники или «беруши»;

· терпимо относится к людям с пониженным слухом;

· больше бывать на природе, слушать пение птиц, шелест листвы. Это

благотворно сказывается на состоянии нервной системы и здоровье в

целом;

· вовремя посещать врача.

Исходя из вышесказанного, можно сказать, что учащиеся могут

обезопасить себя от вредного воздействия шума и повысить умственную

работоспособность, если:

· получат знания об особенностях звука и его влиянии на слух человека;

· понизят «шумовое загрязнение» на переменах;

· внимательно отнесутся к моим рекомендациям, разработанными в ходе

выполнения работы.

Значимость данной работы в том, данная тема позволяет показать, что

шум коварен, его вредное воздействие на организм совершается незримо,

незаметно. Нарушения в организме обнаруживаются не сразу. К тому же

организм человека против шума практически беззащитен.

Применение: как практическое пособие по профилактике «школьного

шума», под влиянием которого у учащихся и педагогов проявляется

изменение функционального состояния центральной нервной системы,

усиливается состояние дискомфорта. Понижается работоспособность.

Сильная перегрузка слухового анализатора приводит к перевозбуждению

нервной системы, изменениям психического состояния, к снижению

адаптационных ресурсов организма, а значит, к переутомлению.

В дальнейшем можно провести исследование изменения

физиологического состояния педагогов и учащихся. Выявить зависимость

изменения давления от длительного воздействия шумового загрязнения,

изменение работоспособности испытуемых в течение учебного дня, недели.

Поэтому следующим этапом планируется провести более расширенные

исследования в этом направлении.

Тезисы

работы «Исследование свойств неньютоновских жидкостей »

Автор: ученик 10а класса МАОУ

«Гимназия №1» Полуэктов Максим.

Руководитель: Маркус Р.Т.

Цель работы: исследование некоторых свойств неньютоновских жидкостей.

Задачи исследования:

· описать свойства неньютоновских жидкостей и их отличия от

ньютоновских жидкостей;

· выяснить классификацию неньютоновских жидкостей;

· изготовить неньютоновские жидкости на основе рецептов в

различных научных изданиях;

· исследовать свойства неньютоновских жидкостей;

В процессе работы, изучив и проанализировав ряд научных книг и статей

по теме работы, познакомившись с содержанием интернет ресурсов, я

расширил знания по природе неньютоноских жидкостей. В результате

исследования получил представление о некоторых свойствах

неньютоновских жидкостей. Получил теоретическое доказательство, что они

отличаются от обычных ньютоновских жидкостей видом зависимости

вязкости от скорости деформации: у ньютоновских жидкостей она прямо

пропорциональная, а у неньютоновских – более сложная, степенная, отсюда

и различие в их свойствах. Получил представление о степени

распространённости неньютоновских жидкостей: оказывается, такие

жидкости встречаются повсюду и области их применения довольно широки.

Для того, исследовать свойства неньютоновских жидкостей мною были

проведены исследования:

· опыты с крахмальным молочком;

· наблюдение "эффекта Кайе":

· опыты с «умным пластилином» (или хандгамом);

· наблюдение эффекта Вейссенберга;

· течение вязкой жидкости;

· тиксотропный маргарин;

· сохранение свойств;

· определение плотности, температуры кипения и температуры

кристаллизации некоторых жидкостей.

Проанализировав и обобщив результаты теоретических и

экспериментальных исследований, мною получено представление о

некоторых свойствах неньютоновских жидкостей. Они отличаются от

обычных ньютоновских жидкостей видом зависимости вязкости от скорости

деформации: у ньютоновских жидкостей она прямо пропорциональная, а у

неньютоновских – более сложная, степенная, отсюда и различие в их

свойствах.

Неньютоновские жидкости не поддаются законам обычных жидкостей,

эти жидкости меняют свою плотность и вязкость при воздействии на них

физической силой, причем не только механическим воздействие, но и даже

звуковыми волнами.

Я доказал, что в домашних условиях можно сделать неньютоновскую

жидкость.

Получен ответ на проблемный вопрос, который ставился перед началом

выполнения исследования: широкое полезное применение неньютоновской

жидкости упрощает жизнь человека и может помочь в освоении науки.

Более глубокое исследование свойств неньютоновской жидкости может

привести к использованию жидкости во многих неожиданных областях.

Гипотеза исследования подтвердилась: существуют такие жидкости,

которые при малых нагрузках мягкие, текучие и эластичные, а при больших

– становятся твердыми и очень упругими. Эти жидкости с особыми

свойствами, свойства этих жидкостей отличаются от свойств, например,

воды.

Цель работы достигнута: теоретическим и экспериментальным методами

исследованы некоторые свойства неньютоновских жидкостей и выяснены их

особенности.

Основываясь на свойствах неньютоновской жидкости, можно

предложить несколько способов ее использования. Хотя это не моя идея, но

я планирую в дальнейшем попробовать оценить одно из этих

предположений:

· латание дорожного покрытия водонепроницаемыми мешками,

наполненными неньютоновской жидкостью. Когда на неё не действуют

внешние силы, она течёт, как жидкость, но как только на нее

накатывается колесо автомобиля, она моментально превращается в

твердую, как асфальт, субстанцию.

Наблюдая за летним ямочным ремонтом дорог в нашем городе, я решил,

что сейчас, как никогда, актуальной является проблема качества дорог и

быстрота ликвидаций ям и неровностей покрытий, ведь, как известно ямы -

одна из причин аварий на дорогах, которые как доставляют массу неудобств

и водителям, и пешеходам, так могут привести к серьезным авариям.

Исследуя современные научные открытия, решил выяснить,

существуют ли способы быстрого временного ремонта дорожных покрытий,

которые отличаются малой себестоимостью, простотой изготовления и

помогут улучшить качество перемещения до момента ремонта покрытия

дороги. Одна из идей созвучна моей работе: латание дорожного покрытия

водонепроницаемыми мешками, наполненными неньютоновской жидкостью.

Поэтому свою работу в этом направлении я планирую продолжить и

разработать проект по оценке стоимости дорожного покрытия

водонепроницаемыми мешками, наполненными неньютоновской жидкостью.

Будет ли такой способ быстрого временного ремонта дорожных покрытий,

отличаться малой себестоимостью, простотой изготовления и поможет

улучшить качество перемещения до момента ремонта покрытия дороги.

ЗВУКОВЫЕ ВОЛНЫ. СВОЙСТВА И ОСОБЕННОСТИ

Учащийся 9класса Рубан Егор

Руководитель Мецлер Ирина Николаевна, учитель физики МАОУ СОШ №3

МАОУ СОШ №3 г.Ачинск

Введение.

Цель исследования: узнать, как возникает звук, какими свойствами он обладает, изучить

влияние на живые организмы.

Задачи исследования: 1. Изучить литературу о возникновении и свойствах звука.

2. Экспериментально исследовать свойства звуков.

3. Узнать о разных видах звуков, и составить представление об их применении.

4. Влияние звука на живые организмы.

5. Создание презентации для изучения данной темы в рамках школьного курса.

Методы исследования: изучение литературы, эксперимент.

Предполагаемый результат: понимание процесса проявления звука, изучение его

свойств и применение звука на практике.

Данная тема была выбрана потому, что звуки окружают нас повсюду, при этом

различаются по определенным параметрам, например: громкий-тихий, глухой-звонкий и

т.п..Возник интерес к природе происхождения звука, изучению его свойств и их

экспериментальное подтверждение. Учитывая, что изучение данной темы происходит как раз в

9 классе, планировалось создать презентацию для представления ее на уроке.

1. Понятие звука. В данном разделе рассматривается процесс появления звука как распространяющихся в

упругих средах механических колебаний,воспринимаемых органами слуха человека.

Описан процесс распространение звуковой волны в пространстве, изучены основные

характеристики звука: частота, длина звуковой волны, период колебаний.

2. Виды звука. Звуковая волна имеет множество различных видов, основные из которых:

- ультразвук;

- инфразвук;

- гиперзвук.

В работе даны определения каждому виду звука, рассмотрены основные характеристики,

отличительные особенности.

3. Применение звуковых волн. Рассмотрены примеры применения различного вида звуковых волн. В частности,

ультразвуковым волнам было найдено большое применение во многих областях человеческой

жизни: в промышленности, в медицине, в быту. Инфразвуковые колебания сопровождают нас

повсюду: при порывах ветра, движении человека и животных, он применяется, например, для

изучения морских глубин или верхних слоев атмосферы. Гиперзвуковые волны служат для

изучения состояния вещества.

4. Интересные факты. В данном разделе приведено несколько интересных фактов и звуковых волнах. Например,

рассказана древнегреческая легенда о возникновении эха и кратко рассмотрен процесс его

возникновения. Приведен пример применения инфразвука на спектакле о временах

Средневековья и последствиях данного эксперимента.

И, конечно, нельзя не вспомнить о великом композиторе – Бетховене, который был

глухим….

5. Экспериментальная часть. Для полноценного раскрытия данной темы был проведен ряд экспериментов.

Опыт 1: Получение звуковых волн.

Опыт 2: Как можно «почувствовать» звуковую волну?

Опыт3: Свойство звука – высота тона.

Опыт 4: Распространение звука (создание простейшей модели «телефона»).

Опыт 5: Распространение звука в различных средах.

Опыт 6: Получение звуковых волн (в данном опыте при помощи самодельного

осциллографа появляется возможность «увидеть» звуковые волны).

В данном разделе экспериментально получены звуковые волны и доказано их

распространение в различных средах (воздухе, жидкостях, твердых телах). Рассмотрены

различные свойства и характеристики звука.

6. Создание презентации. По итогам проделанной работы была создана презентация для показа на уроке физики, в

которой содержалась теоритическая часть, дающая представление о природе возникновения

звука, его основных параметрах и свойствах. Также рассмотрены различные виды звуков и их

практическое применение на практике.

Заключительной частью стал рассказ о проделанных экспериментах, часть из которых

можно повторить в ходе урока.

Заключение. В результате проделанной работы было изучено понятие звуковых волн, рассмотрен

процесс их получения, рассмотрены основные параметры и свойства, некоторые подтверждены

практически в ходе эксперимента. При изучении звука отмечено, что он имеет несколько

разновидностей, что позволяет использовать его в науке, медицине и технике. Данная работа

имеет практическое применение на уроках физики в школе.

Библиография. 1. О.Ф. Кабардин «Физика. Справочные материалы» - 3-е издание – М. «Просвещение»,

1991г. – 368с.

2. А.В. Баранов, Г.Е. Невская, А.М. Погорельский, Н.Я. Усольцева «Колебания и волны.

Оптика. Квантовая механика» - учебное пособие в 3-х книгах, часть1 – Новосибирск,

1994г. – 184с.

3. Детская Энциклопедия «Росмэн». «Открытия и изобретения». 2010г. – 96с.

4. Энциклопедия «Я познаю мир – Физика». 2003г. - 557с.

Математика ЕгоровДмитрий...

Documents

Transcript of Математика ЕгоровДмитрий...