«Влияние противогололедных реагентов на окружающую среду.»

Государственное обособленное подразделение лицея № 000

«Старопименовский переулок»

«Влияние противогололедных реагентов на окружающую среду.»

Работу выполнила:

Ученица 10 «К» класса

Янчева Мария

  Научный руководитель: 

 

  Москва, 2015 г. 

СОДЕРЖАНИЕ:

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ:

Введение:

Актуальность проекта__________________________________________3

Цель проекта_________________________________________________3

Задачи проекта_______________________________________________3

Целевая аудитория проекта__________________________________3

Механизм реализации проекта:

Виды реагентов________________________________________________4

Плюсы и минусы антигалоледных реагентов________________________5

Способность реагентов плавить лед  при низких температурах_________7

Коктейль из химикатов__________________________________________7

Отрицательные аспекты влияния реагентов на окружающий мир______8

Борьба с реагентами____________________________________________9

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ:

Приборы________________________________________________10

Ход работы______________________________________________11

Результаты эксперимента____________________________________11

Диаграммы______________________________________________14

Выводы_________________________________________________14

Заключение___________________________________________________15

Перспективы развития проекта______________________________16

Список литературы____________________________________________16

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Введение:

Актуальность данного проекта:  В наше время к противогололедным реагентам прибегают практически во всех городах, как больших, так и малых. В них добавляют поверхностно-активные вещества. Потому что это - практически единственный способ уменьшить количество аварий и защитить граждан от падения, а автомобили - от столкновения. Загрязнение среды антигололедными веществами оказывает прямое и косвенное влияние на живую и неживую природу. Именно поэтому вопросы оценки этих средств в настоящее время стали очень актуальными.

Цель проекта:  Основной целью проекта является исследование влияния химических реагентов на живую и неживую природу и понять можно ли заменить используемые составы на менее вредные для окружающей среды, но также помогающие бороться с гололёдом.

Задачи проекта:

Изучить учебную литературу. Изучить виды антигололедных реагентов и понять их различия. Определить положительные и отрицательные аспекты влияния противогололедных реагентов на среду нашего обитания (например, зелёные насаждения вдоль дорог, лапы домашних животных, подошвы обуви). Предложить альтернативную замену противогололедным реагентам, проверить теорию на практике. Сделать выводы по проведенной работе.

Целевая аудитория проекта: всё население.

Механизм проекта:

Виды реагентов:

Согласно постановлению правительства Москвы , в городе могут использоваться три типа противогололедных реагентов: реагенты жидкого, твердого и смешанного типов.

Жидкие реагенты — это растворы твердых, а комбинированные — смесь химикатов с так называемой фрикционной частью (например, щебнем или мраморной крошкой).

Как правило, твердые реагенты на основе технической соли и хлористого кальция могут применяться при температуре воздуха до -12єC, а вот жидкие (например, растворы солей кальция и натрия) рекомендуется использовать до -5єC, так как иначе они просто-напросто замерзнут и создадут на дорогах дополнительный слой льда.

Самые распространенные твердые реагенты, которыми в России посыпают дороги, — это Бишофит – хлорид магния  (MgCl2*6Н2О), хлорид кальция (СаCl2), хлорид натрия (NaCl) и ацетат калия (СН3СООК).

У этих реагентов есть и иные сферы их использования:

Хлорид натрия — это обычная поваренная соль, которую все мы употребляем в пищу. На улицах используется хлорид натрия с низкой степенью очистки, который может содержать примеси песка или других солей — так называемая техническая соль.

Хлорид кальция — это кальциевая  соль соляной кислоты, зарегистрированная как пищевая добавка Е509. Эта добавка применяется для консервирования овощей и фруктов, для смягчения мяса, используется при ферментации молочных продуктов (например, при производстве творога).

Хлорид магния  — это неорганическое соединение, достаточно часто встречающееся в природе. В производстве продуктов питания хлорид магния выступает в качестве отвердителя и загустителя (Е511).

Ацетат калия — это кристаллы без цвета, либо белые, обладающие вкусовыми характеристиками слабой щелочи. В сфере производства пищевых продуктов раствор калия ацетата и его кристаллы применяются в роли консервантов, а также регуляторов кислотности.

Итак, определим положительные и отрицательные аспекты воздействия антигалоледных реагентов:

Хлорид кальция (СаCl2):

«Плюсы»:

быстрее и эффективнее растапливает лед и предотвращать образование гололеда можно использовать не только во время снегопада, но и до и после него в качестве профилактики проникая в почву, кальций улучшает ее состояние, а расход этого реагента и экологическая нагрузка намного ниже поваренной соли

«Минусы»:

непродолжительный срок действия, равный в среднем 3 часам на 30 процентов уменьшает коэффициент сцепления шин с дорогой вызывает аллергию не только у людей, но и у животных разъедает металл агрессивен по отношению к обуви из натуральных материалов известный своими отбеливающими свойствами, изменяет цвет обуви

Бишофит – хлорид магния  (MgCl2*6Н2 О):

«Плюсы»:

эффективен даже при низких температурах и предотвращает образование гололеда в течение нескольких дней, что существенно сокращает нормы его расхода не образует скользкой пленки на дорожном покрытии при таянии льда способен впитывать в себя влагу из окружающей среды

«Минусы»:

оказывает губительное влияние на почву возможны аллергические реакции как у людей, так и у животных накапливает анионы магния в почвах и природных водах вызывает ожоги лап у животных

Ацетат калия (СН3СООК):

«Плюсы»

не теряет свои свойства даже при температуре -60 градусов срок его действия длится вплоть до 3-7 суток с момента нанесения. не вызывает коррозии металлов коэффициент сцепления при обработке этим реагентом остается высоким минеральные свойства входящих в состав веществ удобряют почву не разъедает резину и металл

«Минусы»

вызывает аллергию дорогой противогололедный реагент пагубно влияет на кожаную обувь

Хлорид натрия (NaCl):

«Плюсы»

самый дешевый способ борьбы с гололедом моментально растапливает лед не замерзает от 0 до  16° С и действует постоянно

«Минусы»

забивает водяные стоки загрязняет газоны пары солей натрия разъедают вставки электропроводов соль разъедает кузова, колеса автомобилей, обувь прохожих происходит засоление почв, погибают зеленые растения

Способность реагентов плавить лед  при низких температурах:

Коктейль из химикатов:

Например раствор хлористого кальция или хлористый натрий сначала превращает лед в воду, а затем происходит обратный химический процесс, гидролиз соли, в результате чего образуется малорастворимый в воде осадок. А это в свою очередь приводит не только к грязи, но и уменьшению коэффициента сцепления шин с дорожным покрытием. Кроме того, входящие в состав реагентов химические вещества вызывают неспецифические реакции кожи, слизистых и бронхов людей и животных. Обостряются заболевания у аллергиков и астматиков.

Происходит это в первую очередь потому, что

на дорогах реагенты смешиваются с другими веществами, источниками которых является целый ряд факторов.

Во-первых, автомобильные покрышки выделяют значительное число химических компонентов (например, углерода или серы), кроме того, в результате трения от них отделяются мелкие каучуковые частицы, которые смешиваются с хлоридами солей натрия и кальция.

Во-вторых, днища автомобилей обрабатываются антикоррозийными покрытиями, которые также вступают в химическую реакцию с антигололедными реагентами. Еще одним источником дополнительных химикатов служат жидкости для омывания автомобильных стекол, часть которых попадает на дорогу. Четвертым источником компонентов для химического «коктейля» является само дорожное покрытие.

Кроме того, сам реагент — хлорид кальция или хлорид натрия — не используется в чистом виде. Хлорид служит основой реагента, к которой добавляется песок или гранитная крошка, кроме того, компоненты реагентов могут содержать примеси (магний, медь, кобальт, свинец, мышьяк, ртуть, молибден). Нетрудно представить, какая гремучая смесь веществ, вступающих в активные химические реакции между собой, попадает в почву, на нашу обувь, лапы домашних животных, а также растущие в городе растения.

Рассмотрим поподробней все отрицательные аспекты влияния реагентов на окружающий мир:

Проникновение смеси реагентов с прочими веществами в почву приводит к ее засолению и увеличению их электропроводности. В результате в грунтах на территории города увеличивается интенсивность миграции блуждающих электрических токов, проникающих в геологическую среду при утечках из кабельных и иных электрических сетей. Это усиливает коррозию металлов (трубопроводов, свай домов, металлической арматуры), что может привести к порче объектов подземных коммуникаций и зданий.

Что касается почвы, то ее структура под действием хлоридов уплотняется — ее частицы слепляются друг с другом, и возникает своеобразная «соляная корка».

Это угрожает жизни почвенных микро - и макроорганизмов (червей, грибов, низших растений) и приводит к общей деградации почвы.

Не менее серьезное воздействие химикаты оказывают и на нашу обувь. Ее кожа пропитывается раствором реагентов, затем высыхает, и ее волокна покрываются слоем солей. В результате этого кожа становится ломкой, начинает пропускать воду. Лапы домашних животных страдают от реагентов не меньше: кожа становится раздраженной, воспаляется, эпидермис постепенно разрушается. Поэтому хозяевам собак стоит обратить особое внимание на тщательное мытье лап питомца после прогулки и, возможно, подумать о приобретении специальной обуви для животных.

Борьба с реагентами:

Химические реагенты для борьбы со льдом на дорогах используются не только в России — в США и Канаде дороги посыпают хлоридом магния.

Однако помимо агрессивных химических соединений можно использовать и другие методы борьбы со льдом: так, в Австрии, Финляндии или Швеции наряду с химикатами используется фрикционный метод: дороги посыпаются песком или каменной крошкой. Плюс этого способа в том, что никаких химических реакций не происходит, а минус заключается в недолговечности такого покрытия. Песок и крошка сдуваются с дорог ветром, разносятся колесами машин и ногами пешеходов, а также царапают обувь.

В Швеции применяется и еще один непривычный для нас метод, названный в честь исследователя Торгейра Ваа. Ученый выяснил:

если мелкий песок смешать с горячей (90–95єC) водой в пропорции 7 к 3 и затем разбрызгивать эту смесь на снег и лед, то песчинки будут «вплавляться» в лед, тем самым делая поверхность шероховатой. Песок при этом не сдувается ветром, а сцепление автомобильных колес и обуви пешеходов с поверхностью увеличивается.

Такой обработки хватает примерно на неделю (даже при достаточно интенсивном движении), затем ее необходимо повторять.

В Норвегии пошли еще дальше — там строят автомобильные трассы с подогревом. Такой радикальный (и дорогой) метод позволяет вообще забыть о снеге и льде на дорогах. Япония также не использует для борьбы со льдом никаких средств, в том числе и теплых дорог.

Японцы пошли по одному из самых простых путей — они просто-напросто чистят дороги. Для этой страны характерные мощные и непродолжительные снегопады, поэтому такое решение проблемы вполне эффективно.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

При выполнении практической части мы работали с растворами реагентов, так как в реальных условиях, попадая на лед, реагенты образуют раствор, который в свою очередь эффективно расплавляет лед.

Так же в презентации представлена тормозная колодка нового автомобиля, которая всего лишь за один сезон пришла в негодность

Приборы:

Весы Мерная колба Четыре вида реагентов Кожа Алюминивые пластинки Фиалки Вода

Ход работы:

Подготовить все необходимые приборы. При помощи весов, воды и мерной колбы сделать концентрированные растворы реагентов. Опустить в растворы заранее подготовленные кусочки кожи и алюминия. С помощью тех же приборов сделать слабо концентрированные растворы реагентов. Поливать посаженые в землю фиалки слабо концентрированными растворами реагентов. По истечению трехнедельного срока эксперимента сделать выводы по полученным результатам.

Результаты эксперимента:

Хлорид кальция (СаCl2):

Кожа:

Образовался небольшой белый осадок. Кожа стала очень жесткой. Цвет кожи немного потускнел.

Алюминий:

Пластинка помутнела и покрылась слоем соли.

Фиалки:

Наблюдается увядание образца. Изменение цвета листовой пластинки. Отложение слоя соли на поверхности земли.

Бишофит – хлорид магния  (MgCl2*6Н2 О):

Кожа:

Появились тусклые соляные разводы. Кожа стала очень жесткой. Цвет кожи немного потускнел.

Алюминий:

Пластинка помутнела и покрылась слоем соли.

Фиалки:

Наблюдается увядание образца и почти полная его гибель. Частичное изменение цвета листовой пластинки. Отложение слоя соли на поверхности земли.

Ацетат калия (СН3СООК):

Кожа:

Образовался  толстый слой соли. Кожа стала очень жесткой. Цвет кожи заметно потускнел.

Алюминий:

Пластинка помутнела и покрылась толстым слоем соли.

Фиалки:

Жилки растения стали более заметны. Незначительное изменение цвета листовой пластинки. Частичное отложение тонкого слоя соли на поверхности земли.

Хлорид натрия (NaCl):

Кожа:

Образец полностью покрылся толстым слоем соли. Кожа стала очень жесткой. Цвет кожи значительно потускнел.

Алюминий:

Реагент очень сильно повредил структуру пластинки, почти разъел насквозь. На пластинке образовался сильный осадок.

Фиалки:

Наблюдается увядание образца. Изменение цвета листовой пластинки. Отложение слоя соли на поверхности земли и на поверхности листа.

По результатам проведенного эксперимента была составлена диаграмма, в которой показано процентное соотношение вреда, наносимого реагентами определенных видов:

ВЫВОДЫ:

Все наши гипотезы обрели практическое подтверждение. Самым вредным реагентом оказался ХЛОРИД НАТРИЯ, а самым безобидным АЦЕТАТ КАЛИЯ. ХЛОРИД МАГНИЯ и ХЛОРИД КАЛЬЦИЯ оказались очень близки по свойствам, а соответственно и по воздействию на образцы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ:

Польза реагентов очевидна: они разрушают гололед на дорогах и препятствуют их повторному образованию. Но есть и оборотная сторона медали. И это не только коррозия металлов и разрушение асфальтовых покрытий. Вредоносное воздействие антигололедных реагентов ощущают на себе и люди, и животные. Экологи давно уже бьют тревогу, особенно в крупных городах страны, где и без того экологическая составляющая оставляет желать лучшего. Теперь свои опасения высказывают и водители, которых беспокоит тот факт, что реагенты сильно уменьшают коэффициент сцепления с дорогой, вследствие чего возрастает риск ДТП.

  Но для того чтобы полностью ответить на вопрос: насколько серьезно влияют антигололёдные реагенты на состояние окружающей среды и здоровье человека? — необходимы широкомасштабные исследования. Специалисты утверждают, что на сегодняшний день не существует практически экологически чистых антигололёдных реагентов. Москва очень перегружена различными выбросами: транспортными, промышленных предприятий, поэтому достаточно даже какого-то небольшого дополнительного фактора, чтобы здоровью людей был нанесён серьёзный непоправимый ущерб.

Все применяемые противогололедные средства должны удовлетворять следующим основным требованиям:

снижать точку замерзания воды при отрицательных температурах; быстро взаимодействовать и плавить снежно-ледяные отложения; не повышать скользкость дорожного покрытия до опасных значений; не вызывать вредного воздействия на дорожные покрытия; не угнетать зеленые насаждения; не оказывать отрицательного влияния на металл, резину и кожу; быть безвредными для здоровья человека и экологии

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ПРОЕКТА:

Изобретение  наиболее безвредных противогололедных средств. Улучшение качества жизни. Возможность улучшения экосистемы. Спасение многих особей птиц и видов растений. Возможность улучшить экономическое положение страны, за счет уменьшения трат на дорогие и вредные реагенты. Внедрение новых технологий (дороги с подогревом и т. д.).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

http://stateykino. ru/publ/ehkologija/vred_reagentov/3-1-0-162 http://www.o8ode.ru/article/krie/noice/article.htm http://ria. ru/spravka/20121016/903105508.html http://www. gazeta. ru/science/2016/01/18_a_8023121.shtml http://carclub. ru/articles/reviews/zapret_dorozhnyh_reagentov_mif_ili_realnost. html http://www. autogazeta29.ru/ekspluatatciia/bezopasny-li-reagenty-dlia-dorozhnogo-dvizheniia http://vesvladivostok.ru/publ/biznes/ehkonomika/bezopasny_li_reagenty_dlja_dorozhnogo_dvizhenija/57-1-0-37174 http://150gimnasium.ru/child/project/008/site5.html