научно-иследовательская работа по теме роль автотранспорта в загрязнении воздуха нижнекамска

7 открытая юношеская

научно-исследовательская конференция

имени С.С.Молодцова

Секция       экология

Исследовательская работа

Роль автотранспорта в загрязнении воздуха города Нижнекамска

Чугунова Валерия

9 класс, гимназия № 34, г.Нижнекамск

          Научный руководитель:

                      Разинова Вера Александровна,

                                          Учитель биологии и химии 2 кв. категории

Нижнекамск, 2009 г.

Оглавление

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

Глава 1. Проблема загрязнения воздушной среды………………………………...7

   1. Основные источники загрязнения атмосферы………………………………...7

   2. Химический состав антропогенных загрязнений……………………………11

   3. Состояние воздуха в г. Нижнекамске и Нижнекамском районе……………14

Глава 2. Автотранспорт как основной источник загрязнения атмосферного

   воздуха…………………………………………………………………………….16

   1. Роль автомобиля в загрязнении атмосферного воздуха городов…………..16

   2. Исследование загрязнения воздуха выхлопными газами автотранспорта в

      некоторых  районах г. Нижнекамска………………………………………….18

       2.1. Материал и методика……………………………………………………..18

       2.2. Результаты исследования…………………………………………………20

       2.3. Выводы…………………………………………………………………….23

Заключение………………………………………………………………………….25

Список литературы…………………………………………………………………28

Приложения…………………………………………………………………………29

Введение

     Атмосферой называется воздушная оболочка Земли. Она защищает живые организмы от сильного воздействия ультрафиолетового излучения Солнца. Атмосфера слоиста, она делится на несколько сфер: тропосферу, стратосферу, мезосферу, ионосферу, экзосферу. Между сферами проходят границы, которые называются паузами (Степановских, 2001). Наибольший интерес представляет для нас нижняя часть атмосферы, главным образом тропосфера (ее высота составляет от 18 км на экваторе, до 10-11 км в умеренных широтах и до 1 км на полюсах) , поскольку в этой сфере обитают живые организмы и человек, а также в ней происходят основные метеорологические явления, влияющие на загрязнение атмосферного воздуха.

     Атмосфера неоднородна по своему составу и меняется в зависимости от силы земного притяжения, действия космических лучей и диффузного перемешивания. Газовый состав атмосферного воздуха – один из важнейших показателей состояния природной среды, в значительной степени определяющий условия жизни не только людей, но всех живых существ в биосфере. Изучив исследования разных ученых, можно заметить, что данные о составе атмосферного воздуха могут несколько отличаться и колеблются в узких пределах. По Реймерсу Н.Ф., состав чистого атмосферного воздуха выглядит так (таблица 1) (Щукин, 20004).

     Таблица 1. Состав атмосферы.

     Продолжение таблицы 1.

     В тропосфере содержание газов по массе составляет: азота – 73,7 %, кислорода – 24,6 %, паров воды – 1,6 %, аргона – 0,8 %, углекислого газа – 0,04 %. Кроме того, в очень малых количествах в воздухе всегда содержатся неон, гелий, метан, криптон, закись азота, ксенон, водород. Это – тот основной состав атмосферного воздуха, который можно было бы считать свойственным современному абсолютно чистому воздуху. Однако таким он практически не бывает.

     Множество примесей, попадающих в атмосферный воздух  из различных естественных и искусственных источников в разных частях Земли и с изменяющийся во времени интенсивностью, составляют ее непостоянные примеси, которые можно назвать загрязнениями. Понятно, что если переменное количество естественных примесей в атмосфере есть всегда, то назвать их «загрязнением» можно лишь условно. Число веществ-загрязнителей чрезвычайно велико, и их значение в процессах, которые происходят в атмосфере весьма различно.

     Из всех составных частей биосферы для нормальной жизнедеятельности человека, прежде всего, нужен воздух.. Без еды человек может прожить до пяти дней, без воздуха не более пяти минут. В сутки человек в среднем потребляет около килограмма пищи, до двух с половиной литров воды и кислород из двадцати килограммов воздуха. Но потребляемый воздух должен отвечать определённым санитарным требованиям, иначе он вызовет острые или хронические заболевания. В результате промышленных выбросов воздух многих зарубежных городов загрязнен настолько, что днем почти не видно солнца. Промышленная пыль представляет собой один из основных видов загрязнения атмосферы. Вред, причиняемый пылью и золой, является глобальным. Запыленная атмосфера плохо пропускает ультрафиолетовую радиацию, обладающую бактерицидными свойствами, и препятствующую самоочищению атмосферы. Пыль засоряет слизистые оболочки дыхательных органов и глаз, раздражает кожные покровы человека, является переносчиком бактерий и вирусов, снижает освещенность улиц, заводских зданий, жилищ, вызывая перерасход электроэнергии. Сажа, являющаяся компонентом пыли и представляющая собой практически чистый атмосферный углерод, увеличивает заболеваемость раком легких.

     Атмосферный воздух - это источник дыхания человека, животных и растительности, сырьё для процессов горения и синтеза химических веществ; он является материалом, применяемым для охлаждения различных промышленных и транспортных установок, а также средой, в которую выбрасываются отходы жизнедеятельности человека, высших и низших животных и растений.

     Атмосфера служит надежной защитой от вредных космических излучений, определяет климат данной местности и планеты в целом. Воздух атмосферы является одним из основных жизненно важных элементов окружающей среды, её животворным источником.

     Из всего сказанного выше следует, что значение воздуха и, в целом, атмосферы в природе и жизни человека очень велико. С развитием человеческой цивилизации давление на атмосферу с каждым днем возрастает, что приводит к ее загрязнению, а это отрицательно сказывается на самом Человеке. В городах большой «вклад» в загрязнение воздуха вносит автомобильный транспорт. Следовательно, проблема загрязнения воздуха выхлопными газами автотранспорта должна тревожить каждого жителя любого города и является очень актуальной.

     Целью данной работы было изучить роль автотранспорта в загрязнении атмосферного воздуха г. Нижнекамска.

     Перед началом работы по данной теме были поставлены следующие задачи:

1) выбрать участки автодорог для проведения исследований и подсчитать количество транспорта разного вида, проезжающего на них в течение часа. Определить наиболее загруженный участок автодорог;

2) расчетным методом определить количество выбросов вредных веществ, поступающих от автотранспорта в атмосферу, и выявить основной загрязнитель воздуха в химическом составе выхлопных газов;

3) определить наиболее загрязненный участок автодороги;

4) определить, какой вид транспорта оказывает наибольшую нагрузку на атмосферу;

5) рассчитать количество воздуха, необходимого для разбавления выбросов;

6) предложить меры по охране атмосферы от загрязнения ее выхлопными газами автотранспорта.

     При решении установленных задач нами использовались методы визуального наблюдения и математического анализа. Также проводилась работа с литературными источниками.

Глава 1. Проблема загрязнения воздушной среды.

1. Основные источники загрязнения атмосферного воздуха.

     Под загрязнением атмосферного воздуха следует понимать любое изменение его состава и свойств, которое оказывает негативное воздействие на здоровье человека и животных, состояние растений и экосистем (Коробкин, 2005).

     Источники загрязнения многочисленны и разнообразны и по своей природе. Различают естественное (природное) и антропогенное (техногенное) загрязнение атмосферы.

     Естественное загрязнение возникает, как правило, в результате природных процессов вне всякого влияния человека. К естественным загрязнителям  атмосферы относятся взвешенные частицы. Они могут быть как минеральные, так и органические (Розанов, 2003). К органическим относятся пыльца и споры растений, споры грибов и микроорганизмов, а также сами микроорганизмы – бактерии и вирусы. К минеральным частицам можно отнести вулканический  пепел и космическую пыль. Основными источниками природной пыли являются пустыни, вулканы и оголенные участки земель. Количество пылевых частиц в воздухе уменьшается с высотой, в приземном слое оно минимально над океанами вдали от берегов, очень мало над большими лесными массивами вне периода цветения ветроопыляемых пород, поскольку деревья весьма эффективно улавливают пылевые частицы огромной листовой поверхностью. Много пылевых частиц выносится из атмосферы дождями и адсорбируется падающим снегом.

     У живых организмов выработалось множество приспособлений к присутствию в воздухе пылевых частиц, например наличие ресничек у эпителиальных клеток, выстилающих дыхательные пути. Реснички постоянно двигаются и создают направленный наружу ток слизи, выносящий из легких пылевые частицы, которые попадают в дыхательные пути с вдыхаемым воздухом и прилипают к слизистой оболочке.

     Главный природный процесс загрязнения приземной атмосферы – вулканическая и флюидная активность  Земли.  Крупные извержения вулканов приводят к глобальному и  долговременному загрязнению  атмосферы,  о  чем свидетельствуют летописи и современные наблюдательные  данные (извержение вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 году). Это обусловлено тем, что в высокие слои атмосферы мгновенно выбрасываются огромные количества  газов, которые на большой высоте подхватываются  движущимися с высокой скоростью воздушными потоками и быстро разносятся по всему земному шару. Продолжительность загрязненного состояния атмосферы   после крупных вулканических извержений достигает нескольких лет.

     Естественные загрязнители могут оказывать не только отрицательное влияние на живые организмы. Они могут быть и полезными, например вулканический пепел, переносимый ветрами, обогащает почвы элементами минерального питания растений. Углекислый газ, выбрасываемый вулканами, попадая в атмосферу, включается в круговорот углерода и усваивается растениями. Даже такой, казалось бы, малоактивный компонент атмосферы, как азот, участвует в круговороте веществ. С помощью азотфиксирующих бактерий бобовых растений он связывается и включается в органическое вещество и далее передается по цепям питания.  

     Антропогенное загрязнение связано с выбросами загрязняющих веществ в результате деятельности человека. К антропогенным источникам загрязнения атмосферы следует отнести:

     1) Сжигание горючих ископаемых, которое сопровождается выбросом 5 млрд.т. углекислого газа в год. В результате этого за 100 лет(1860 – 1960 гг.)содержание CO2 увеличилось на 18% (с 0,027 до 0,032%).За последние три десятилетия темпы этих выбросов значительно возросли. 2) Работа тепловых электростанций, когда при сжигании высокосернистых углей в результате выделения сернистого газа и мазута образуются кислотные дожди. 3) Выхлопы современных турбореактивных самолетов с оксидами азота и газообразными фторуглеводородами из аэрозолей, которые могут привести к повреждению озонового слоя атмосферы. 4) Производственная деятельность. 5) Загрязнение взвешенными частицами (при измельчении, фасовке и загрузке, от котельных, электростанций, шахтных стволов, карьеров, при сжигании мусора). 6) Выбросы предприятиями различных газов. 7) Сжигание топлива в факельных печах, в результате чего образуется самый массовый загрязнитель – монооксид углерода. 8) Сжигание топлива в котлах и двигателях транспортных средств, сопровождающееся образованием оксидов азота, которые вызывают смог. 9) Вентиляционные выбросы (шахтные стволы). 10) Вентиляционные выбросы чрезмерной концентрацией озона из помещений с установками высоких энергий (ускорители, ультрафиолетовые источники и атомные реакторы) при ПДК в рабочих помещениях 0,1 мг/м3. В больших количествах озон является высокотоксичным газом.

     По масштабам антропогенное загрязнение воздуха значительно превосходит природное и может быть местным, характеризующимся повышенным содержанием загрязняющих веществ на небольших территориях (город, район и др.), региональным – когда под воздействие попадают большие пространства планеты, и глобальным – это изменения во всей атмосфере.

     В настоящее время основной вклад в загрязнение атмосферного воздуха на территории России вносят следующие отрасли: теплоэнергетика (тепловые и атомные электростанции, промышленные и городские котельные и др. – 27%), автотранспорт (13%), предприятия черной и цветной металлургии (35%), нефтедобычи и нефтехимии (17%), машиностроение, производство стройматериалов и т.д.

     В таблице 2 приведены экспертные оценки выделения некоторых вредных веществ как природными, так и антропогенными источниками.

     Таблица 2. Выделение (т/сут) некоторых газообразных веществ.

Продолжение таблицы 2.

     Согласно таблице 2, природные источники выделяют больше вредных веществ, тем не менее, самым опасным являются антропогенное поступление. Это объясняется так: естественные источники атмосферных примесей существовали всегда; пути их удаления из воздуха могут быть разными – выпадение пыли, вымывание осадками, поглощение растениями или поверхностью воды и др. Существует природное равновесие между поступлением примесей в атмосферу и ее самоочищением, в результате чего для любого вещества, входящего в состав примесей, можно указать естественные пределы его содержания в воздухе, которое называют фоновым. Те или иные приспособления к перенесению контакта с вредными примесями, содержащимися в воздухе в фоновых концентрациях, есть у всех животных и растений, поскольку их эволюция проходила в аналогичных условиях. Деятельность человека создала условия для существенного изменения содержания многих примесей, концентрация которых в некоторых местах на Земле может в сотни и тысячи раз превышать фоновую. В таких случаях примеси, встречающиеся в естественных условиях, становятся истинными загрязнителями, оказывая крайне неблагоприятное воздействие на живые организмы, в том числе на человека.  Т.е., вредные специфические вещества, не существовавшие ранее в природных условиях, в настоящее время становятся составной частью атмосферного воздуха, его микроэлементами. Опасность для человека усугубляется еще и тем, что вредные вещества антропогенного происхождения накапливаются в зоне обитания человека.

2. Химический состав антропогенных загрязнений.

     В настоящее время в составе атмосферного воздуха находятся десятки тысяч загрязняющих веществ антропогенного происхождения. С ростом промышленного и сельскохозяйственного производства появляются новые химические соединения, в том числе сильно токсичные. Главными антропогенными загрязнителями атмосферного воздуха кроме  крупнотоннажных оксидов серы, азота, углерода, пыли и сажи являются  сложные органические, хлорорганические и нитросоединения, техногенные радионуклиды, вирусы и микробы. Наиболее опасны широко распространенные в  воздушном бассейне России диоксин, бензапирен, фенолы, формальдегид, сероуглерод. Твердые взвешенные частицы представлены главным образом сажей, кальцитом,  кварцем, гидрослюдой, каолинитом, полевым шпатом, реже  сульфатами, хлоридами. В снеговой пыли специально разработанными методами обнаружены окислы, сульфаты и сульфиты, сульфиды тяжелых металлов, а также сплавы и  металлы в самородном виде. Для каждого вещества, загрязняющего атмосферный воздух, установлены 2 норматива предельно допустимых концентраций: максимально разовый (ПДК мр) и среднесуточный (ПДК СС). ПДК мр – это концентрация (в мг ∕м3), которая в течение 30 мин не должна вызывать рефлекторных реакций у человека (ощущения запаха, аллергических реакций и др.). ПДК СС – это концентрация (в мг ∕м3), которая не должна оказывать на человека вредного воздействия (общетоксичного, канцерогенного, мутагенного) при дыхании в течение 24 часов. Значения ПДК наиболее часто встречающихся загрязнителей атмосферного воздуха указаны в таблице 3.

     Таблица 3. ПДК вредных веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов (в мг ∕м3) (Потапов, 2000).

Продолжение таблицы 3.

     В Западной Европе приоритет отдается 28 особо опасным химическим элементам, соединениям и их группам. В группу органических веществ входят акрил, нитрил, бензол, формальдегид, стирол, толуол, винилхлорид, а неорганических – тяжелые металлы (мышьяк, кадмий, хром, свинец, марганец,  ртуть, никель, ванадий), газы (угарный газ, сероводород, оксиды  азота и серы, радон, озон), асбест. Преимущественно токсическое действие оказывают свинец и кадмий. Интенсивный неприятный запах имеют сероуглерод,  сероводород, стирол, тетрахлорэтан, толуол. Вышеуказанные 28 загрязнителей воздуха  входят  в международный реестр потенциально токсичных химических веществ.

     Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения последних. Так, поступающий в атмосферу сернистый газ окисляется до серного ангидрида, который взаимодействует с парами воды и образует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида с аммиаком образуются кристаллы сульфата аммония. Подобным образом, в результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими веществами  и  компонентами  атмосферы, образуются   другие вторичные загрязнители.

     Основными вредными примесями пирогенного происхождения являются следующие: а) оксид углерода - получается при неполном сгорании  углеродистых веществ, в воздух попадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее 250 млн. т. Оксид углерода является соединением, активно реагирующим с составными частями атмосферы и способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта; б) сернистый ангидрид - выделяется в процессе сгорания серосодержащего топлива или переработки сернистых руд (до 70 млн. т в год). в) серный ангидрид - образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. Выпадение аэрозоля серной  кислоты из дымовых факелов химических предприятий  отмечается при низкой облачности и высокой влажности  воздуха. г) сероводород и сероуглерод - поступают в атмосферу раздельно или вместе с другими соединениями серы. Основными источниками выброса являются предприятия   по изготовлению искусственного волокна, сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы. В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются медленному окислению до серного ангидрида; д) оксиды азота - основными источниками выброса являются предприятия, производящие; азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид. Количество оксидов азота, поступающих в атмосферу, составляет 20 млн. т в год; е) соединения фтора - источниками загрязнения являются предприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторсодержащие вещества поступают в атмосферу в  виде газообразных соединений - фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом. ж) соединения хлора - поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту,  хлорсодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. В атмосфере встречаются как примесь молекулы хлора и паров соляной кислоты.

3. Состояние воздуха в г. Нижнекамск и Нижнекамском районе.

     Негативное влияние на состояние окружающей среды г. Нижнекамска и Нижнекамского района оказывает комплекс нефтехимических производств (ОАО «Нижнекамскнефтехим», ОАО «Нижнекамский НПЗ», ОАО «Нижнекамскшина», ОАО «Нижнекамсктехуглерод») и энергетики (Нижнекамская ТЭЦ-1, ТЭЦ-2).

     С целью уменьшения негативного воздействия в 2004 г предприятиями района (ЭПУ «Нижнекамскнефтегаз» ООО «Таттрансгаз», ОАО «Нижнекамский НПЗ», ООО "Камэнергостройпром», ОАО «Нижнекамскшина», Нижнекамская ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2, ОАО «Нижнекамскнефтехим») затрачено 16123,0 тыс. руб. на строительство пылегазоулаливающих установок, их реконструкцию, модернизацию и выполнение природоохранных мероприятий, что позволило сократить выбросы на 1095,2 т/год.

     По данным наблюдений Управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды по РТ, расчет тенденции за 1999-2004 гг. показал, что загрязнение атмосферного воздуха в г. Нижнекамск стабильно по оксиду углерода 1 мг/м3 (0,3 ПДК), по диоксиду азота  0,05 мг/м3 (1,25 ПДК). В целом уровень загрязнения атмосферного воздуха г. Нижнекамск  начиная с 2002 г. классифицируется как высокий. Отмечается увеличение загрязнения г. Нижнекамск пылью, среднегодовая концентрация в 2004 г. составила 0,2 мг/м3 (1,3 ПДК), в 2003 г. - 0,15 мг/м3 (1 ПДК); в 2002 г – 0,09 мг/м3 (0,6 ПДК); формальдегидом, среднегодовая концентрация в 2004 г. составила 0,018 мг/м3 (6 ПДК); в 2003 г. – 0,014 (4,7 ПДК); в 2002 г. – 0,007 (2,3 ПДК). Среднегодовая концентрация диоксида серы осталась на уровне 2003 г. и составила 0,015 мг/м3 (0,3 ПДК), против 0,007 мг/м3 в 2002 г. Среднегодовая концентрация сероводорода осталась на уровне прошлого года и составила 0,002 мг/м3, в 2002 г. – 0,001 мг/м3. Среднегодовая концентрация фенола понизилась и составляет 0,002 мг/м3 (0,67 ПДК) в 2003 г. - 0,003 мг/м3 (1 ПДК).

     Нерешенными остаются следующие проблемы: 1) не разработан проект сводного тома ПДВ (предельно-допустимых выбросов из источников загрязнения атмосферы) для г. Нижнекамска, с целью определения их фоновых концентраций, подготовки конкретных мероприятий по снижению  выбросов вредных веществ в атмосферу и введения директивного нормирования; 2) отсутствуют автоматизированные системы контроля загрязнения атмосферного воздуха, что не позволяет отслеживать его загрязнение и своевременно принимать меры по снижению выбросов; 3) автомобили не оснащены системами улавливания и нейтрализации вредных выбросов; 4) не ведется строительство объездной автодороги с целью улучшения организации дорожного движения; 5) не сокращается использование в качестве топлива нижнекамскими теплоэлектроцентралями мазута с высоким содержанием серы.

Глава 2. Автотранспорт как основной источник загрязнения атмосферного воздуха.

1. Роль автомобиля в загрязнении атмосферного воздуха городов.

     К мобильным источникам относятся автомобили и транспортные механизмы, передвигающиеся по земле, по воде и по воздуху. В больших городах к числу основных источников загрязнения атмосферного воздуха относится автотранспорт.

     В настоящее время на долю автомобильного транспорта  приходится больше половины всех вредных выбросов в окружающую среду, которые являются главным источником загрязнения атмосферы особенно в крупных городах. В среднем при пробеге 15 тыс.км за год каждый автомобиль сжигает 2 т топлива и около 26 – 30 т воздуха, в том числе 4,5 т кислорода, что в 50 раз больше потребностей человека. При этом автомобиль выбрасывает в   атмосферу (кг/год): угарного газа–700, диоксида азота–40, несгоревших углеводородов – 230 и твердых веществ – 2 – 5.  Кроме того, выбрасывается много соединений свинца из-за применения в большинстве своем этилированного бензина.     Наблюдения показали, что в домах, расположенных рядом с большой дорогой (до 10 м), жители болеют раком в 3 – 4 раза чаще, чем в домах, удаленных от дороги на расстояние 50 м. Транспорт отравляет также водоемы,  почву и растения.

     Наземные транспортные средства - это механизмы, передвигающиеся по шоссейным и железным дорогам, а также строительное, сельскохозяйственное и военное оборудование. В соответствии с различиями в количествах и видах выбрасываемых загрязняющих веществ целесообразно рассматривать в отдельности двигатели внутреннего сгорания (особенно двух- и четырехтактные) и дизели и, аналогичным образом, паровые и дизельные локомотивы. Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания имеют автомобили, автобусы и самолеты; двухтактный двигатель внутреннего сгорания - мотоциклы, вспомогательные моторы; дизельный тип двигателя у автобусов, тракторов, машин; газовые турбины имеют самолеты, корабли, поезда; паровой котел у кораблей и паровозов.

     Вредные вещества при эксплуатации подвижных транспортных средств поступают в воздух с отработавшими газами, испарениями из топливных систем и при заправке, а так же с картерными газами. На выбросы оксида углерода значительное влияние оказывает рельеф дороги и режим движения автомашины. Так, например, при ускорении и торможении в отработавших газах увеличивается содержание оксида углерода почти в 8 раз. Минимальное количество оксида углерода выделяется при равномерной скорости автомобиля 60 км/ч. В таблице 4 приведены значения концентрации основных примесей карбюраторного двигателя при различных режимах его работы.

     Таблица 4. Концентрация веществ в зависимости от режима работы карбюраторного двигателя.

     Состав и объёмы выбросов зависят во многом от типа двигателя. В таблице 5 показаны выбросы ряда вредных веществ карбюраторного и дизельного двигателей.

     Таблица 5. Выбросы (в %, по объёму) веществ при работе дизельных и карбюраторных двигателей.

     Продолжение таблицы 5.

     Как видно из данных таблицы 5, выбросы основных загрязняющих веществ значительно ниже в дизельных двигателях. Поэтому принято считать их более экологически чистыми. Однако дизельные двигатели отличаются повышенными выбросами сажи, образующейся

вследствие перегрузки топлива. Сажа насыщена канцерогенными углеводородами и микроэлементами; их выбросы в атмосферу недопустимы.

     В связи с тем, что отработавшие газы автомобилей поступают в нижний слой атмосферы, а процесс их рассеяния значительно отличается от процесса рассеяния высоких стационарных источников, вредные вещества находятся практически в зоне дыхания человека. Поэтому автомобильный транспорт следует отнести к категории наиболее опасных источников загрязнения атмосферного воздуха вблизи автомагистралей.

2. Исследование загрязнения воздуха выхлопными газами автотранспорта в некоторых районах г. Нижнекамска. 

2.1. Материал и методика.

     Для достижения поставленной нами цели была проделана работа по следующей методике:

1) выбирался определенный участок автодороги и подсчитывалось количество единиц автотранспорта разных типов, проезжающих в каждом пункте за 1 час (подсчет проводили в каждом пункте 3 дня по 3 раза в сутки (утром, днём и вечером) и вычисляли среднее значение, которое и принимали за истинное).

2) рассчитывался общий путь (ОП), пройденный подсчитанным количеством автомобилей каждого типа за час.  При этом учитывали, что скорость передвижения легковых автомобилей по городу 70 км/ч, грузовых – 40 км/ч, автобусов – 50 км/ч.

3) Используя данные по количеству автомобилей и опираясь на нормы расхода топлива автотранспортом при движении в условиях города (таблица 6), рассчитывалось количество топлива (Т, в литрах) разного вида, сжигаемого при движении двигателями автомашин, по формуле: Т = ОП * УР.

  Таблица 6. Нормы расхода топлива автотранспортом при движении в условиях города.

4) Используя данные о количестве  топлива разного вида, сжигаемого при движении двигателями автомашин и значение коэффициентов, определяющих выброс вредных веществ от автотранспорта в зависимости от вида горючего (таблица 7), рассчитывали количество выделившихся вредных веществ в литрах по каждому виду топлива и всеми видами транспорта. Коэффициент численно равен количеству вредных выбросов соответствующего компонента (в л) при сгорании в двигателе автомашины / количества топлива (также в л), необходимого для проезда 1 км (то есть равного удельному расходу).

   Таблица 7. Значение коэффициентов, определяющих выброс вредных веществ от автотранспорта в зависимости от вида горючего.

5) Используя формулы 1,2,3  и значения ПДК загрязнителей (таблица 3) рассчитывались   масса   выделившихся   вредных   веществ (m , в г) и объём воздуха, необходимый для того, чтобы эти вредные вещества из выхлопных газов можно было «разбавить» и «обезопасить» для человека.

 m= В х 28/ 22,4 ( угарный газ)         (1)

m = В х 70/ 22,4 ( углеводороды)    (2)

m = В х 46/ 22,4 (соединения азота) (3)

   Расчет объёма воздуха, необходимого для разбавления, производился через пропорцию:

          1 м3  -  ПДК загрязнителя

V воздуха  -  m загрязнителя.

2.2. Результаты исследования.

   1) Перед началом работы были выбраны 3 пункта г. Нижнекамска, в которых в дальнейшем проводились исследования: 1) остановка «Сююмбике» - этот пункт находится около дома, в котором проживает исследователь и был выбран из необходимости знать состояние воздуха в районе своего проживания; 2) остановка «30 лет победы» - в этом районе расположено большое количество учебных заведений (колледжей и училищ), а, следовательно, этот пункт является местом концентрации большого количества людей; 3) остановка «Кинотеатр «Джалиль» - этот пункт был выбран для изучения, т.к. здесь находится зона для отдыха людей, а также здесь происходит пересечение нескольких дорог.

    Подсчитано количество автомобилей, проезжающих на изучаемых участках автодороги за час. Полученные данные внесли в таблицу 8.

   Таблица 8. Учёт автотранспорта.

* Примечание: 1 – остановка «Сююмбике», 2 – остановка «30 лет победы», 3 – остановка «Кинотеатр «Джалиль».

   Наиболее загруженным из изученных участком автодороги является центр города в районе ост. «Джалиль» (1140 автомобилей в час), наименее загруженным – ост. «30 лет победы» (1029 автомобилей за час) (диаграмма 1, приложение 1).

   2) на основе расчета общего пути (ОП) (таблица 8), пройденного подсчитанным количеством автомобилей каждого типа за час, определены затраты топлива каждым видом транспорта (диаграмма 2, приложение 1) и содержание химических соединений в сжигаемом топливе (таблица 9). В составе выхлопных газов каждого вида транспорта основным загрязнителем является угарный газ (ост. «Джалиль»– 8833,8 – 10129,7 г в час, ост. Сююмбике – 7016,8 г – 8151,5 г за час, ост. «30 лет победы» – 5200,8 – 6052,92 г в час). На втором месте - углеводороды,  на третьем – соединения азота (диаграмма 3, приложение 1).

   Таблица 9. Количество вредных веществ, содержащихся в выхлопных газах автомобилей в зависимости от вида топлива.

* Примечание: 1 – остановка «Сююмбике», 2 – остановка «30 лет победы», 3 – остановка «Кинотеатр «Джалиль».

   3) установлено, что наиболее загрязненным участком автодороги является центр города в районе ост. Джалиль, где за час в атмосферу выбрасывается 11871,36-13608,24 л загрязняющих веществ, наиболее чистым можно считать участок автодороги  около ост. «30 лет победы» (8916-10360,2 л);

   4) Выявлено, что на всех изученных участках автодорог наибольшую нагрузку на атмосферу оказывают легковые автомобили, что связано с их большим количеством (ост. «Джалиль»– 1032 автомобиля в час, ост. Сююмбике - 1026 за час, ост. «30 лет победы» – 930 автомобилей в час) (диаграмма 1, приложение 1);

   5) рассчитаны масса загрязнителей и количество воздуха, необходимого для разбавления химических соединений, содержащихся в выхлопных газах автотранспорта (таблица 10). Для обезвреживания угарного газа необходим объём воздуха не менее 3 млн. – 4 млн. м 3, углеводородов – более  170 тыс. м3, а, чтобы обезопасить соединения азота потребуется более 27 млн. м3 воздуха (диаграмма 4, приложение 1).

Таблица 10. Содержание загрязнителей в выхлопных газах автомобилей.

* Примечание: 1 – остановка «Сююмбике», 2 – остановка «30 лет победы», 3 – остановка «Кинотеатр «Джалиль».

2.3. Выводы.

    На основании полученных данных были сделаны следующие выводы:

1) Наиболее загруженным из изученных участком автодороги является центр города в районе ост. «Джалиль»  - 1140 автомобилей в час;

2) В составе выхлопных газов каждого вида транспорта основным загрязнителем является угарный газ - ост. «Джалиль»– 8833,8 – 10129,7 г в час, ост. Сююмбике – 7016,8 г – 8151,5 г за час, ост. «30 лет победы» – 5200,8 – 6052,92 г в час;

3) наиболее загрязненным участком автодороги является центр города в районе ост. Джалиль,  где за час в атмосферу выбрасывается 11871,36-13608,24 л загрязняющих веществ;

4) из всех видов автотранспорта наибольшее влияние на загрязнение атмосферного воздуха г. Нижнекамска оказывают легковые автомобили, т.к. их количество в городе больше;

5) Для разбавления угарного газа необходим объём воздуха не менее 3 млн. – 4 млн. м 3, углеводородов – более  170 тыс. м3, а, чтобы обезопасить соединения азота потребуется более 27 млн. м3 воздуха.

6)  для улучшения качества атмосферного воздуха можно предложить следующие меры: а) увеличение числа зеленых насаждений в черте города; б) перевод транспорта на более экологически чистое топливо; в) установка на автомобилях очистных фильтров; г) строительство объездных автодорог.

Заключение

     Естественный, фоновый уровень содержания в воздухе пылевых частиц и газовых примесей от естественных источников в городах и промышленных районах иногда во много раз превышается выбросами предприятий и транспорта. Часть выбросов составляют новые для природы химические вещества, среди которых есть и высокотоксичные. Оценка и прогноз химического состояния приземной атмосферы, связанного с природными процессами ее загрязнения, существенно  отличается от оценки и прогноза качества этой природной среды,   обусловленного антропогенными процессами. Вулканической и флюидной  активностью Земли, другими природными феноменами нельзя управлять, можно говорить только о минимизации последствий негативного воздействия.

     Антропогенные процессы загрязнения воздушного бассейна в  большинстве случаев поддаются управлению. Однако борьба с трансграничными переносами загрязняющих веществ в атмосфере может успешно вестись лишь при условии тесного международного сотрудничества, что представляет определенные трудности по разным причинам.

     Экологическая практика в России и за рубежом показала, что ее неудачи связаны с неполным учетом негативных воздействий, неумением выбрать и оценить главные факторы и последствия, низкой эффективностью  использования результатов натурных и теоретических экологических   исследований при принятии решений, недостаточной разработанностью  методов количественной оценки последствий загрязнения приземной  атмосферы и других жизнеобеспечивающих природных сред.

     Во всех развитых странах приняты законы об охране атмосферного воздуха. Они периодически пересматриваются с учетом новых требований к качеству воздуха и поступления новых данных о токсичности и поведении загрязняющих веществ в воздушном бассейне. Правительством Российской Федерации также разработан ряд нормативно-правовых актов и закона «Об охране атмосферного воздуха» (1999 г.). Улучшение качества воздуха на территории России имеет важное социально-экономическое значение. Это обусловлено многими причинами, и, прежде всего, неблагополучным состоянием воздушного бассейна мегаполисов, крупных городов и  промышленных центров, в которых проживает основная часть квалифицированного и трудоспособного населения.

     Легко сформулировать формулу качества жизни в столь затяжной экологический кризис: гигиенически чистый воздух, чистая вода, качественная сельскохозяйственная продукция, рекреационная  обеспеченность потребностей населения. Сложнее это качество жизни реализовать при наличии экономического кризиса, ограниченных финансовых ресурсов. В такой постановке вопроса необходимы  исследования и практические мероприятия, составляющие основу «экологизации» общественного производства.

     В условиях структурной перестройки хозяйства в начале ХХI века экологическая стратегия, прежде всего, предполагает разумную  экологически обоснованную технологическую и техническую политику. Эту политику можно сформулировать коротко: производить больше с  меньшими  затратами, т.е. сберегать ресурсы, использовать их с наибольшим эффектом,  совершенствовать и быстро менять технологии, внедрять и расширять рециклинг. Должна быть обеспечена стратегия превентивных экологических мер, заключающаяся во внедрении самых совершенных технологий при структурной перестройке хозяйства, обеспечивающих энерго- и ресурсосбережение, открывающая возможности  совершенствования и быстрой смены технологий, внедрение рециклинга и минимизацию отходов. Концентрация усилий при этом должна быть направлена на развитие производства потребительских товаров и увеличение доли потребления.

       В том же направлении превентивной экологической стратегии  необходимо решать вопросы с продажей ресурсов за рубеж. Следует  постепенно сокращать как физический объем таких продаж, так и долю ресурсов в общем экспорте.

       В русле превентивной экологической стратегии в переходный период необходимо решать и другие вопросы: возможность расширения  экологически опасных отраслей (металлургической, химической, энергетической) в особенности в местах концентрации предприятий этих  отраслей; реализация проектов, которые могут иметь серьезные последствия для природы; захоронение экспортируемых из-за рубежа опасных отходов.

     Одной из главных задач экологической стратегии в переходный период должна быть задача максимального сокращения потребления первичной биологической продукции на территории России преимущественно за счет сокращения потребления территории и рубок леса, а также путем более интенсивного лесовосстановления. В рамках этой же задачи следует  проводить работу по всемерному расширению площади особо охраняемых  территорий, в первую очередь заповедников и национальных парков.

     В переходный период должно быть наращивание научного потенциала в сфере экологии, в особенности перспективных фундаментальных  исследований, позволяющих сформулировать стратегию, которая могла бы   обеспечить экологическую устойчивость развития России в ХХ1 веке.

     Наступает время, когда мир может задохнуться, если не придет на  помощь природе человек. Только человек владеет экологическим талантом –  содержать окружающий мир в чистоте.

Список литературы

     1. Василенко В.Е. и др. Чем дышим?: Загрязнение атмосферы в Центральном федеральном округе // Экология и жизнь. – 2005. - №4. – с.55-57.

     2. Голицын А.Н. Основы промышленной экологии: Учебник для начального профессионального образования. – М.: ИРПО; Издательский центр «Академия», 2002. – 240 с.

     3. Голубев В.И. Против природы на авто: // Свет. – 2003. - №8. – с. 10-13.

     4. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология: - Ростов-на-Дону: Феникс, 2001. – 576 с.

     5. Коробкин В.И. Экология: конспект лекций / В.И. Коробкин, Л.В. Передельский. - Ростов-на-Дону: Феникс, 2005. – 224с.

     6. Методические указания по организации научно-исследовательской работы учащихся / Под общ. ред. Л.В. Егорова. – Чебоксары, 1999. – 106 с.

     7. Николайкин Н.И. Экология: Учебник для вузов / Н.И. Николайкин, Н.Е. Николайкина, О.П. Мелехова. – М.: Дрофа, 2003. – 624с.

     8. Охрана окружающей среды:  Учебник для вузов / Автор-составитель А.С. Степановских. – М.: ЮНИТИДАНА, 2000. – 559 с.

     9. Потапов А.Д. Экология: Учебник для строит. спец. вузов. – М.: Высшая школа, 2000. – 446 с.

     10. Розанов С.И. Общая экология: Учебник для технических направлений и специальностей. – СПб.: Лань, 2003. – 288 с.

     11. Смирнова Т.Г. Формирование и развитие основ исследовательского творчества учащихся // Биология в школе. – 2006. - №1. – с. 7.

     12. Степановских А.С. Экология: Учебник для вузов. – М.: ЮНИТИДАНА, 2001. – 703 с.

     13. Щукин И. Экология для студентов вузов. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2004. – 224 с.

     14. Экология: Учебное пособие / Под ред. В.В. Денисова. – М.: ИКЦ «МарТ», Ростов-на-Дону, 2004. – 672 с.

Приложения

Приложение 1