УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ

«Молодежь ХХI века: стратегия, перспективы»

Тема работы:

«Влияние выхлопных газов автомобиля на здоровье человека»

Вид работы:

Исследовательская работа

Выполнена учащимся БУ «Покачевское профессиональное училище»  группы №213 Черивовым Маратом Зиявутдиновичем, профессия  «Автомеханик»

                                                              Научные руководители - мастер п/о Ваделов А.С.

Преподаватель учебной дисциплины “Экология и автомобиль”

Асхабова С.С

г.  Покачи

Содержание

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

2. Бензиновый двигатель внутреннего сгорания ………………………………………………..5

3. Газ в качестве автомобильного топлива……………………………………………………….8

4.Государственный подход…………………………………………………………………….....10

5. Практическая часть………………………………………………………...……...……………10

6. Заключение…………………………………………………………………….……………….12

7. Список использованной литературы и интернет сайтов…………………………………….13

8. Приложения …………………………………………………………………...………………..14

Введение

Конституция Российской Федерации (1993), статья 42 гласит: «Каждый имеет право на благоприятную окружающую среду, достоверную информацию о ее состоянии и на возмещение ущерба, причиненного его здоровью или имуществу экологическим правонарушением».

В последнее время нередко ведутся разговоры о наступившем экологическом кризисе. С тех пор как на земле появился человек, природа и ее состояние очень сильно зависят от его деятельности. Экологический кризис наступает в случае несоответствия потребностей человека с возможностями природы. То есть, в биосфере нарушается равновесие между ее составляющими и действиями человека. При экологическом кризисе происходят существенные изменения в окружающей среде, связанные с безответственным отношением человека к природе, а в следствии и к своему здоровью. За все время своего существования человечество пережило несколько экологических кризисов. По мнению экологов, современный кризис начался около 50 лет назад и является шестым по счету. Современный экологический кризис считается глобальным. Он коснулся всей планеты и всех областей человеческой деятельности. Кризис выражается в изменении климата планеты, загрязнении мирового океана, нарушении озонового слоя, загрязнении атмосферы, радиоактивном загрязнении, уменьшении площади лесов, приведшем к кислородному дисбалансу, исчезновении многих видов растений и животных, загрязнении городов и ухудшении условий жизни в них.

Одной из причин, экологического кризиса, являются выхлопные газы от неумолимо растущего количество автомобилей.

Автомобиль как транспортное средство прочно занял свою нишу в современном развивающемся обществе, он во многом упрощает жизнь человека. Без автомобиля человек не будет успевать за тем ритмом, в котором развивается современная жизнь. Сегодня, даже трудно представить, как прежде люди обходились без автомобиля. Он почти превратился в часть человека, стал членом его семьи. С его помощью мы преодолеваем огромные расстояния, в любое время суток выезжаем туда, куда нам необходимо: на работу, навещаем родных, друзей или поездка за покупками, на отдых всей семьей. Он необходим человеку, делает нашу жизнь комфортнее, когда мы живем в быстром ритме, необходимо все дела решать быстрее, а мы сами каждый день торопимся, кружимся в водовороте событий нерешенных дел. Человек с автомобилем всегда чувствует себя свободно, а главное независимо.

Порой, люди устраивают диспуты, кому более необходим автомобиль жителям городов или сельской местности. Благодаря личному транспорту, человек может планировать свою жизнь в соответствии с динамичным скоростным ритмом больших городов. Ведь, передвигаясь на общественном транспорте, человек рискует потратить несколько часов, чтобы добраться туда, куда ему нужно. Тем более автомобиль необходим, если погода на улице плохая, льёт дождь или дует сильный ветер. В таких условиях, не имея собственного средства передвижения, человеку просто не захочется выходить из дома. Поэтому жители больших городов так ценят наличие личного автомобиля. Ведь он помогает им сэкономить так много времени! Современный ритм жизни делает автомобиль просто незаменимым средством передвижения. Нет смысла рассуждать о важности или необходимости автомобиля, безусловно, он необходим, а порой незаменим.

Однако в данной работе, нас интересует совсем другая сторона влияния автомобиля на жизнь человека, его экологическое воздействие.

Красивые, отполированные до блеска и ухоженные разноцветные автомобили сейчас вызывают у нас в основном восторг, умиление, восхищение или даже зависть.

         Далеко не каждый водитель транспортного средства задумывается о том, какой вред он наносит атмосфере в целом и каждому человеку в частности. И именно поэтому в нашей стране с каждым годом значительно увеличивается число онкологических, респираторных заболеваний, заболеваний сердца и нервной системы и т.д. Поэтому в интересах каждого жителя страны обезопасить себя и своих близких от факторов, которые содействуют развитию этих пагубных болезней.

В настоящее время уменьшение загрязнения атмосферного воздуха токсичными веществами, выделяемыми  автомобильными транспортом, является одной из важнейших проблем, стоящих перед человечеством. Загрязнение воздуха оказывает вредное воздействие на человека и окружающую среду. Материальный ущерб, вызываемый загрязнением воздуха, трудно оценить, однако даже по неполным данным он достаточно велик.

В данной работе мы хотим продемонстрировать, на сколько можно уменьшить негативное влияние выхлопного газа автомобиля, используя альтернативные источники топлива. Исследования проводились в масштабах города Покачи.

Цель работы:  Выявить влияние автотранспорта на организм человека.

 Задачи:

• Изучить литературу по теме исследования.
• Определить  влияния выхлопных газов автотранспорта на здоровье человека.
• Рассчитать количество выбросов вредных веществ в воздух от автотранспорта зарегистрированного в городе.
• Провести расчет по возможному сокращению содержания вредных примесей в выхлопных газах автомобиля при переходе на пропан – бутан.

Объектом  исследований: являются автомобили оснащённые двигателями внутреннего сгорания с внешними смесеобразованиями.

Предмет исследования: содержание выхлопных примесей отработавших газов автомобилей.

Методы работы:

• изучение литературы,
• наглядный,  
• социологический опрос,
• исследование.

1.  Бензиновый двигатель внутреннего сгорания.

В основе принципа работы любого двигателя внутреннего сгорания лежит воспламенение небольшого количества топлива, обязательно высокоэнергетического, в небольшом замкнутом пространстве. Как правило, в подавляющем  большинстве  в качестве топлива для работы двигателя внутреннего сгорания используется бензин различных марок (см. приложение 1,2).

         Бензине – это горючая смесь легких углеводов, которая легко испаряется, и добывают её из нефти прямой перегонкой или крекингом.

Процесс прямой перегонки основан на нагревании нефти и конденсации ее паров. Самая легкая фракция, которая выделяется при температуре 195 градусов по цельсию, составляет бензин.

  Крекинг - переработка нефти и ее фракций с распадом тяжелых молекул для добывания моторного топлива. 

В идеальном двигателе внутреннего сгорания при сгорании топливо-воздушной смеси образуется вода и углекислый газ (СО2). Но на практике все обстоит гораздо хуже. До некоторого предела современные двигатели могут бороться с вредными выбросами – для этого используются различные фильтры и каталитические нейтрализаторы в выхлопной системе. Но, как правило, токсичность выхлопа выходит за допустимые рамки, а за машиной образуется ядовитый шлейф из выхлопных газов.

         Выхлопные газы (или отработавшие газы) – основной источник токсичных веществ двигателя внутреннего сгорания – это неоднородная смесь различных газообразных веществ с разнообразными химическими и физическими свойствами, состоящая из продуктов полного и неполного сгорания топлива, избыточного воздуха, аэрозолей и различных микропримесей (как газообразных, так и в виде жидких и твердых частиц), поступающих из цилиндров двигателей в его выпускную систему.

Отработавшие газы двигателей внутреннего сгорания (ДВС) содержат около 200 компонентов. Период их существования длится от нескольких минут до 4 - 5 лет. По химическому составу и свойствам, а также характеру воздействия на организм человека их подразделяют на группы (см.приложение 3).

Первая группа. Это нетоксичные вещества (азот, кислород, водород, водяной пар, углекислый газ и другие естественные компоненты атмосферного воздуха). 

Вторая группа. Это оксид углерода или угарный газ (СО) - продукт неполного сгорания топлива. Оксид углерода обладает наркотическим действием, раздражающе действует на кожу и слизистые оболочки. Оксид углерода при вдыхании связывается с гемоглобином крови, вытесняя из нее кислород, в результате чего наступает кислородное голодание, которое, прежде  всего сказывается на центральную нервную систему. Высокая концентрация оксида углерода даже при кратковременном воздействии может вызвать смерть; небольшие дозы вызывают головокружение, головную боль, чувство усталости и замедленную реакцию. Оксид углерода – один из факторов, вызывающих болезнь сердца – стенокардию, т.е. уменьшение переноса кислорода к тканям, особенно пагубно  для миокарда (сердечной мышцы).

Третья группа. В ее составе оксиды азота - NO и NO2. Вызывает сильное раздражение слизистых оболочек глаз, при высоких концентрациях оксидов азота (свыше 0,004%) возникают астматические проявления и отек легких. 

            Четвертая группа. В эту группу входят различные углеводороды (соединения типа СxНy). Углеводороды, наряду с токсичными свойствами, обладают также канцерогенным действием. Особой канцерогенной активностью отличается бенз(а)пирен (С29Н12), содержащийся в отработавших газах бензиновых двигателей и дизелей. 

           Пятая группа. Эту группу составляют органические соединения - альдегиды. В отработавших газах содержатся в основном формальдегид, акролеин и уксусный альдегид. Эти соединения, раздражают органы зрения, дыхательные пути, поражают центральную нервную систему, почки, печень. При фотохимическом смоге воспаляются глаза, слизистые оболочки носа и горла, отмечаются симптомы удушья, обострение легочных и нервных заболеваний, бронхиальной астмы.

Шестая группа. Компоненты этой группы - сажа и другие дисперсные частицы. Адсорбируя на своей поверхности бенз(а)пирен, сажа оказывает более сильное негативное воздействие, чем в чистом виде. Сажа как любая мелкая пыль  действует на органы дыхания, но главная опасность заключается в том, что на ней адсорбируются канцерогенные вещества, следовательно, возрастает риск заболеваний раком.

Седьмая группа. К этой группе относят сернистые соединения - серный ангидрид, сероводород, которые имеют место в отработавших газах, когда используется топливо с повышенным содержанием серы. Сернистые соединения оказывают раздражающее действие на слизистые оболочки горла, носа, глаз человека. Сернистый газ вызывает  онкологические заболевания. Вдыхание влажного воздуха, содержащего оксид серы, особенно опасен для людей, страдающих  сердечнососудистыми заболевания. Длительное вдыхание сернистого газа повышенной концентрации действует на организм общетоксично, вызывая нарушение деятельности нервной системы.

Восьмая группа. В состав этой группы входят свинец и его соединения. Эти компоненты появляются в отработавших газах при использовании этилированного бензина. Соединения свинца поражают органы и ткани организма, нервную систему, желудочно – кишечный тракт, нарушают обменные процессы, приводят к росту онкологических заболеваний. Опасность отравления соединениями  свинца усугубляется тем, что они, как канцерогенные вещества не удаляются из организма, а накапливаются в нем, также как в почве и растениях. В организме человека свинец удерживается белками эритроцитов, затем поступает в плазму крови и достигает почек, печени и др. органов. В костях свинец накапливается постепенно   и надолго остается в них.  

Поражение десен, расстройство кишечника, заболевание почек, сосудов и центральной нервной системы, угнетение синтеза белка, отрицательное воздействие на генетический аппарат клетки – результат отравления свинцом. Если с водой человек получает больше 0,1 мг ионов свинца в сутки, то это может привести к повышенной утомляемости, депрессии, нарушению функций нервной системы, анемии, почечной недостаточности, судорогам. Ионы свинца можно удалить из воды, осадив их в виде сульфидов.

Свинцовое отравление даже на ранних стадиях влияет на головной мозг, в результате чего у детей снижается интеллект, нарушается координация движений, ухудшается слух и память.

Из 1000 т загрязняющих веществ, ежедневно попадающих в воздух из выхлопов автомобилей, 200 т угарного газа, 800 т углеводородов и других соединений. 
Приоритетной вредной примесью в отработавших газах автомобилей, работающих на бензине, является оксид углерода (СО), доля которого составляет в среднем 69% общего количества выбросов вредных веществ. Доли остальных примесей распределены следующим образом: 17% приходится на оксиды азота (NOх) и 14% - на суммарные углеводороды (СН)  (см.приложение 4).

Такав далеко не весь перечень воздействия  интенсивно выделяемых на первый взгляд невинного голубоватого дымка глушителя  детища научно-технического прогресса – автомобиля. Однако исключить из жизни наличие автотранспорта невозможно или проблематично, но вполне возможно и необходимо сократить количество вредных примесей  содержащихся в выхлопных газах. Одним из путей экологизации автомобильного транспорта является перевод его на альтернативные виды топлива.

2. Газ в качестве автомобильного топлива

Одним из наиболее широко распространённых видов альтернативного топлива является сжиженный нефтяной газ или другими словами – пропан – бутан. Для данного вида топлива решены технические проблемы, а при применении, которого возможно от части решить нарастающие экологические проблемы. 

Многие рассматривают установку ГБО только как возможность сэкономить на топливе, даже не подозревая о других положительных моментах.

К преимуществам использования газового оборудования можно отнести:

• уменьшение затраты на топливо почти в два раза;
• октановое число газа выше по сравнению с бензином и, как следствие, меньшая нагрузка на  шатунно-поршневую систему, увеличение ресурса двигателя автомобиля;
• отсутствие нагара на свечах, клапанах и поршнях благодаря чистоте газового топлива;
• плавная реакция на нажатие педали газа и мягкая работа двигателя;
• снижение уровня шума двигателя;
• экологичность газового топлива;
• лёгкое отсоединение коммутатора газовой аппаратуры блокирует подачу топлива, что защищает автомобиль от угона;
• минимальные затраты на амортизацию газового оборудования, ремонт и замена комплектующих осуществляется один раз в пять лет.

Так же к плюсам использования ГБО можно отнести сбережение дорогостоящей системы впрыска и  продление срока службы каталитического нейтрализатора.

Все затраты на покупку и установку газового оборудования окупаются за 10-20 тысяч километров. Причем, чем мотор больше «кушает» бензина, тем быстрее. С заправкой, как правило, проблем тоже не бывает.

Конечно же, при эксплуатации газобаллонных систем есть и свои недостатки, куда же без них:

• снижение максимальной скорости и динамики разгона автомобиля;
• газовое оборудование занимает место в багажнике;
• при не герметичности выхлопной системы или неправильной установки возможен запах газа в салоне автомобиля.

Однако нас интересует в основном экологическая сторона данного вопроса.

Если сравнить уровень попадания загрязняющих веществ в окружающую среду в результате сгорания неэтилированного топлива, бензина, сжиженного нефтяного газа и дизельного топлива, то можно сказать, что моноокись азота, углерод, не сгоревшие углеводороды образуются при сгорании всех этих видов топлива. При этом выделение свинца происходит только в случае горения бензина. Помимо этого, сжиженный нефтяной газ не выпускает в атмосферу различные ароматические вещества и ангидрид, содержащий серу (см.приложение 5).

Все перечисленные вещества, образующиеся в результате горения, негативно влияют на окружающую среду и на качество воздуха. Но стоит заметить, что степень токсичности каждого вещества имеет более важное значение, чем его количество, которое выбрасывается в атмосферу. Поэтому стоит рассмотреть каждое вещество исходя из уровня его токсичности (см.приложение 6).

Если проанализировать две выше представленные таблицы, то становится видно, что наиболее вредные вещества – свинец и серосодержащий ангидрид – полностью отсутствуют в сжиженном нефтяном газе. Помимо этого, стоит отметить, что не сгоревшие углеводороды, которые образуются в процессе горения сжиженного газа, обладают меньшей степенью токсичности, чем эти же вещества в других видах топлива. Объясняется это отсутствием в сжиженном газе различных ароматических веществ и присадок.

Сжиженный нефтяной газ представляет собой горючий материал, который являются наиболее перспективным в экологическом плане не только среди существующих видов топлива (дизель и бензин), но и среди более новых разработок (окисленных продуктов, а также переформулированных дизелей и бензинов).

3.Государственный подход

Перевод автотранспорта на питание газом – задача, непосильная отдельному собственнику автомобиля. Сомнительно, чтобы это было доступно даже крупной компании. Здесь требуется участие государства, что мы и наблюдаем в ряде стран, где имеются определенные успехи в этом деле. 

Приоритетность природного газа как наиболее перспективного экологически чистого моторного топлива очевидна для многих стран мира. В Канаде, Новой Зеландии, Аргентине, Италии, Голландии, Франции и других странах успешно действуют национальные программы перевода автотранспорта, в первую очередь городского, на газомоторное топливо. Для этого разработана соответствующая нормативно-законодательная база: ценовая, налоговая, тарифная, кредитная. В результате налицо явный прогресс. 
В Нидерландах более 50 процентов всего автотранспорта используют в качестве топлива газ, в Италии – более 20 процентов (около двух миллионов автомобилей). В Германии число автомобилей, использующих газ, достигает 500 тысяч, а в Японии – миллиона. 95 процентов автобусного парка Вены и 87 процентов парка Дании работают на газе. В Аргентине 1,2 миллиона машин используют в качестве топлива газ. 

В странах Западной Европы для стимулирования газификации автотранспорта предусматривается существенное уменьшение налогов на автомобили, использующие газовое топливо. В среднем эта разница составляет полтора-два раза, кроме того, автовладельцы после конверсии автомобиля освобождаются от налоговых выплат на три года. С 1996 года в Великобритании и Франции существенно уменьшены налоги на автомобили, использующие газовое топливо. В Германии эта разница составляет полтора раза, в Нидерландах – 1,7 раза. В России подобные льготы отсутствуют.

4. Практическая часть.

Для достижения поставленной цели нами была проведена следующая работа.

Во-первых, обратились в ГИБДД по г. Покачи с просьбой предоставить информацию о количестве зарегистрированного автотранспорта на бензиновом топливе. По данным ГИБДД в городе зарегистрировано 5144 единицы автотранспорта. Из них бензин различных марок  в качестве топлива используют 3350   единицы автотранспорта.

Во-вторых, в начале исследования мы провели опрос жителей города, которым задали следующие вопросы:

• Есть ли у вас автомобиль?
• Объём двигателя?
• Вид используемого топлива?
• Средний пробег автомобиля в сутки?

Нами было опрошено 200 человек, из ответов которых отобрали 100,  соответствовавшие нашим условиям (т.е. наличие автомобиля использующего бензин). В результате были высчитаны:

• Средний пробег автомобиля в сутки – 53.7 км.
• Рабочий объём двигателя – 1.7 литра.
• Вид используемого топлива – 3350 единиц.

В-третьих, обратились в экологический отдел ООО «Покачёвского управления технологического транспорта» с просьбой оказать содействие в расчёта содержания выхлопов отработанных газов двигателя средне статистического автомобиля. В результате расчетов был получен следующий данные (см. приложение 8).

Газообразные углеводородные топлива относятся к наиболее чистым в экологическом отношении моторным топливам. Выбросы токсичных веществ с отработавшими газами при использовании газа по сравнению с выбросами при работе на бензине сокращаются в разы.

Использование газа в качестве моторного топлива является одним из немногих экологических мероприятий, затраты на которое окупаются прямым экономическим эффектом в виде сокращения расходов на горюче-смазочные материалы. Подавляющее большинство других экологических мероприятий являются исключительно затратными.

В условиях мегаполиса с миллионным количеством автомобилей использование газа в качестве топлива позволяет значительно снизить загрязнение окружающей среды. Переход на использование газа - это решение экологической проблемы в сочетании с экономическим эффектом.

Заключение

Охрана природы - задача нашего века, проблема, ставшая социальной. Снова и снова мы слышим об опасности, грозящей окружающей среде, но до сих пор многие из нас считают их неприятным, но неизбежным порождением цивилизации и полагают, что мы ещё успеем справиться со всеми выявившимися затруднениями.

Однако воздействие человека на окружающую среду приняло угрожающие масштабы. Чтобы в корне улучшить положение, понадобятся целенаправленные и продуманные действия. Ответственная и действенная политика по отношению к окружающей среде будет возможна лишь в том случае, если мы накопим надёжные данные о современном состоянии среды, обоснованные знания о взаимодействии важных экологических факторов, если разработает новые методы уменьшения и предотвращения вреда, наносимого Природе Человеком.

В своей работе мы проанализировали лишь один из способов улучшить экологические характеристики автомобильного транспорта  применения сжиженный  углеводородный  газ (пропан-бутан) в качестве моторного топлива.

Однако необходимо признать, внедрение альтернативного топлива непосильная ноша для отдельного человека. Только последовательная государственная политика позволит успешно решить многоотраслевую комплексную проблему замещения газом традиционных видов моторного топлива в нашей стране. Необходимо незамедлительно принять Закон «Об альтернативном топливе», разработать соответствующую национальную программу, которая объединила бы усилия всех ее участников, и определить для них государственные льготы и преференции.

Для поддержки и развития газомоторного топлива необходимо: 
• продолжать работу по расширению сети АГЗС и сервисного обслуживания; 
• активно инициировать продвижение Законопроекта «Об альтернативном топливе» и его принятие, а также разработку федеральной программы газификации транспорта страны; 
• разработать в кратчайший срок совместно с отечественными автомобильными заводами программу производства газобаллонных автомобилей и их распределения по регионам в соответствии с размещением строящихся АГСС согласно Целевой комплексной программе развития газозаправочной сети и парка техники, работающей на газе на 2007–2015 гг.; 

• акцентировать внимание на популяризации  газа в качестве моторного топлива, используя метод конкурентной рекламы.

Список использованной литературы и интернет сайтов

1. Аксенов И.Я. Аксенов В. И. Транспорт и охрана окружающей среды. — М.: Транспорт, 1986.  

2. Луканин В.Н., Буслаев А.П., Трофименко Ю.В и др. Автотранспортные потоки и окружающая среда: Учебное пособие для вузов. – М.: ИНФРА-М, 1998.

3. Тупикин Е. И. Общая биология с основами экологии и природоохранной деятельности: Учебн. пособие для нач. проф. Образования. – М.: Издательский центр «Академия», 2002.

4. Корчагин В. А., Филоненко Ю. А. Экологические аспекты автомобильного транспорта. Учебное пособие, М.: МНЭПУ, 1997, стр. 100

5. Федеральный закон «Об Охране окружающей среды» от 10.01.2002  №7 – ФЗ.

6. http://amastercar.ru/articles/fuel_oil_10_prirodnihyj_gaz.shtml

7. http://autorelease.ru/articles/automobile/3307-benzinovyj-dvigatel-vnutrennego-sgoraniya-princzip-raboty.html

8. http://www.gaz21.org.ua/articles/technical/gas.html

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Доли вредных примесей в отработавших газах автомобилей, работающих на бензине.

Приложение 5

Количество выбросов, которые образуются при сгорании различных видов топлива.

Приложение 6

Приложение 7

Выбросы загрязняющих веществ с отработавшими газами двигателя внутреннего сгорания, кг на тонну сгоревшего топлива.

Приложение 8

Выбросы загрязняющих веществ с отработавшими газами двигателя внутреннего сгорания всех автомобилей зарегистрированных в г. Покачи в сутки.