Влияние автотранспорта на окружающую среду. Призер муниципального этапа краевого молодежного форума "Научно-технический потенциал Сибири"

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ

МАОУ «Лицей №8»

КРАЕВОЙ МОЛОДЕЖНЫЙ ФОРУМ

«НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ СИБИРИ»

 «НАУЧНЫЙ КОНВЕНТ»

Направление:             экология

«Влияние автотранспорта на окружающую среду»

Назарово, 2020

Введение

Актуальность: автомобильный транспорт оказывает огромное влияние на окружающую среду. Он является основным потребителем нефти в мире, а также одной из главных причин глобального потепления и загрязнения атмосферы.

Другие последствия использования автомобилей включают автомобильный шум, влияющий на слух и психологическое состояние человека, изменение городской среды под нужды автомобилистов.

Гипотеза: влияние автомобилей на экологию сильно возросло вследствие увеличения их количества.

Проблема: исследовать рост количества автомобилей и степень их влияния на окружающую среду.

Разработанность темы: тема широко исследуется в различных сферах деятельности.

Основная часть

Цель: показать взаимосвязь увеличения числа автомобилей и роста их влияния на окружающую среду, заострить внимание на актуальности проблемы на сегодняшний день.

Задачи: 

1. Изучить влияние автотранспорта на все сферы человеческой жизни

1. Городская среда
2. Шумовое загрязнение
3. Экология

2. Изучить влияние автомобиля на экологию
3. Изучить нынешнюю ситуацию по автомобильному загрязнению.
4. Изучить методы решения проблем экологии на государственном уровне.

Введение

Автомобильный транспорт, самый распространенный и самый энергетически невыгодный (85% загрязнения осуществляет автомобильный транспорт, который выделяет выхлопные газы), а инфраструктура автотранспортного комплекса – источник основных экологических проблем. В мировом масштабе загрязнений на автомобильный транспорт в среднем приходится 54%. В среднем, обычный легковой автомобиль ежедневно сжигает около 15 литров топлива. Расходуя эти 15 литров, каждая машина ежедневно выпускает около 9 кг углекислого газа.

Городская среда

Транспортная система требует больших финансовых вложений и, несомненно, оказывает большое влияние на формирование города. Несмотря на положительные моменты, транспорт также имеет и негативное воздействие на город. Например, постоянно растущее число парковочных мест приводит к уменьшению пространства, отводимого под постройку детских площадок, парков, зелёных насаждений. Результат мы можем наблюдать повсеместно во дворах жилых домов города Назарово: парковки, газоны и обочины дорог заняты автомобилями. Дети вынуждены играть среди автомобилей, стоянки для которых постепенно вытесняют площадки. Для решения этой проблемы строятся механизированные и немеханизированные многоуровневые платные стоянки, способные на меньшей площади разместить большее число автомобилей; парковки под жилыми домами, которые несмотря на удобство, однако, стоят достаточно дорого.

Ещё одной проблемой автомобильного транспорта являются дороги. Они занимают большую площадь и наносят вред природе, так как на заасфальтированной территории ничего не растёт. Активная автомобилизация приводит к расширению дорог для увеличения их пропускной способности, что должно решать проблему дорожных заторов, однако на деле это не так. Расширение ещё больше сокращает территорию зелёных насаждений и уменьшает ширину тротуаров, делая передвижение пешехода по городу менее комфортным. Многие страны используют другие подходы для увеличения пропускной способности, не расширяя дороги. Например, развивают велоинфраструктуру, общественный транспорт. В Пекине разрешение на передвижение по дорогам происходит в зависимости от последней цифры номерного знака: если регистрационный номер заканчивается на четную цифру, то по нечетным дням таким автомобилям было запрещено выезжать на улицы города и наоборот.

Шумовое загрязнение

Шумовое загрязнение - это раздражающий шум антропогенного происхождения, нарушающий жизнедеятельность живых организмов и человека. Оно приводит к повышенной утомляемости человека и животных, понижению производительности труда, физическим и нервным заболеваниям. Главным источником шумового загрязнения являются транспортные средства.

В связи с развитием транспортного комплекса будут появляться новые источники шума. шумовые характеристики существующих источников шума – возрастать. Так, например, тенденции последних лет является снижение различий между уровнями шума в дневное и ночное время на территории города, прилегающих к автотрассам. Шумовые характеристики большинства магистралей городского значения незначительно меняются в течение суток за счёт того, что в ночное время снижение количества автотранспорта компенсируется ростом скорости транспортного потока.

Чтобы справиться с этой проблемой, между дорогой и тротуаром высаживают деревья, хорошо поглащающие шум, на магистралях возводят шумозащитные экраны, отделяют различные зоны от шумных территорий.

Влияние на экологию

Одной из важнейших проблем автомобильного транспорта является загрязнение экологии. Выхлопные газы представляют собой смесь компонентов, в которых содержатся полностью не переработанные углеводороды. Большая концентрация этих веществ наблюдается в городах из-за пробок в часы пик, что способствует появлению над городом смога, влияющего на здоровье жителей и окружающую среду.

В отработанных газах автомобилей находится большое количество свинца, который вместе с солями других металлов попадает в почву, в поверхностные и грунтовые воды и поглощается растениями, которые затем использует и потребляет человек.

Выхлоп из автомобилей содержит различные парниковые газы. Эти газы обладают способностью блокировать солнечные лучи, которые отражаются от поверхности Земли. Эта солнечная энергия попадает в атмосферу Земли и вызывает отклонения в температуре. Это один из основных факторов глобального потепления. По прогнозам экспертов, глобальная средняя температура поверхности поднимется с 1,4 ℃ до 5,8 ℃ к концу 2100 года.

Автомобили вызывают и ряд других проблем. Например, разрушение озонового слоя, выброс токсичных веществ вследствие неполного сгорания топлива, стирание шин и попадание твёрдых частиц в атмосферу и т.д.

С каждым годом растёт количество автомобилей в России и их влияние на экологию становится более заметным. Сейчас в среднем из 1000 человек у 300 есть личный автомобиль.

Рис. 1 - Увеличение количества легковых автомобилей по всей России и СССР

Детальное изучение влияния автомобиля на экологию

Рассмотрим влияние автомобильного транспорта на экологию на примере Санкт-Петербурга - второго по численности населения и промышленному потенциалу города России. Приведем данные по количеству выбросов в период с 1992 по 2012 гг. (рис. 2, табл. 1)

Рис. 2 - Увеличение массы выбросов с увеличением количества автомобилей

Таблица 1 - Динамика выбросов загрязняющих веществ от автотранспорта (по данным Петростата)

Из приведенных данных видно, что количество выбросов загрязняющих веществ в атмосферу прямо пропорционально числу автомобилей. Со временем количество автомобилей стремительно растет и это является причиной повышения концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе.

Вклад выбросов от автомобильного транспорта в суммарные выбросы загрязняющих веществ по Санкт-Петербургу изменялся от 73% в 2008 году до почти 85% в 2017-м, что связано с увеличением количества автотранспортных средств (АТС), особенно легковых автомобилей.

Для оценки качества и уровня загрязнения атмосферного воздуха приведём данные из официального доклада за 2018 год по качеству атмосферного воздуха.

Таблица 2 - Среднегодовые концентрации основных загрязняющих веществ в целом по Санкт-Петербургу (в единицах ПДК с.с.)

Рис.3 - Распределение значений среднемесячных концентраций (в долях ПДК) диоксида азота в целом по городу в 2017 и 2018 гг.

        В целом, состояние атмосферного воздуха в Санкт-Петербурге характеризуется, как относительно благоприятное. Предельно допустимая концентрация вредных веществ в выбросах укладывается в нормативы, действующие в РФ. По нормативам ЕС превышена ПДК по диоксиду азота, оксиду углерода и бензолу (по остальным вредным веществам остается в пределах допустимых норм Евросоюза). Этому способствуют благоприятные, по сравнению с другими городами России, климатические условия: морской климат и выгодные условия для рассеивания выбросов от промышленных предприятий и автотранспорта. Согласно розе ветров, в течении года Санкт-Петербург чаще продувается ветрами юго-западных (24 %) и западных (19 %) направлений. Вследствие этого над западными и юго-западными районами города чаще, чем над северными и восточными, появляется более чистый воздух.

        Чтобы провести более точный анализ, возьмём наиболее схожий по размерам и численности населения с Санкт-Петербургом город – Москву.  

        Информацию об общей массе выбросов от автотранспорта в Москве на официальных источниках мне найти не удалось. Есть только данные о выбросах наиболее распространённых загрязняющих атмосферу веществ (таблица 3) и данные о валовых выбросах тяжёлых металлов (таблица 4).

Таблица 3 - Выбросы наиболее распространённых загрязняющих атмосферу веществ от передвижных источников (тысяч тонн)

Таблица 4 - Валовые выбросы тяжёлых металлов от передвижных источников (кг/год)

Если взять за основу данные по количеству выбросов и автомобилей по Санкт-Петербургу, то на 1 автомобиль приходится 0,24 тыс. тонн выбросов. Если учесть, что по официальным данным количество автомобилей - 8 млн, то число выбросов ~ равно 12 млн/год. Сложив все данные с таблиц 3 и 4 мы получаем 14,5 млн/год. Такое отклонение может быть вызвано в том числе разницей в климатических условиях Санкт-Петербурга и Москвы.

Разница в значениях также может быть вызвана количеством автомобилей, соответствующих стандартам Евро-4 – Евро-6. Следует сказать, что же такое стандарт Евро. Евро - экологический стандарт, регулирующий содержание вредных веществ в выхлопных газах. Был введен в Евросоюзе в 1992. Выше индекс «Евро» – строже требования для автомобилей. Так, в Москве количество автомобилей, соответствующих стандартам Евро-0-3 составляет 40%, в то время как в Санкт-Петербурге – всего 10%. Однако, нельзя утверждать, что значение в Санкт-Петербурге истинное, так как регистрация экологического стандарта автомобилей была введена только в 2011 году, а система наблюдения за автомобилями, способная определить экологичность авто в Петербурге отсутствует.

        Приведём пример экологической ситуации в небольшом городе. На рассмотрение возьмём город Назарово.

Зная, что бензиновый двигатель на 1000 л сожженного топлива выбрасывает 200 кг оксида углерода, 20 кг оксида азота, 25 кг углеводородов, 1 кг сажи и 1 кг сернистых соединений. На 100 км легковому автомобилю требуется 10 л бензина. Значит на 1 км – 0,1 л бензина. При этом выбрасывается:

Таблица 5 - Содержание основных веществ в автомобильных выбросах

        Согласно оценке аналитического агентства «АВТОСТАТ», среднегодовой пробег легковых автомобилей в России составляет ~17 500 км. Выходит, что в среднем на 1 легковой автомобиль приходится 4 322 кг выбросов приведённых в таблице веществ. Данных по количеству автотранспорта в городе Назарово нет. Взяв среднее число автомобилей на 1000 человек по Красноярскому краю (239 авто на 1000 человек) я получил примерное число автомобилей в городе, равное 11 950. Итого получается, что в год автомобили выбрасывают ~ 53,8 тыс. тонн вредных веществ. Общая масса выбросов вредных веществ в городе Назарово равна 58 тыс. тонн. Доля автомобильных выбросов составляет приблизительно 90%, что равно доле выбросов в Москве.

Чтобы экспериментально доказать, что продукты сгорания топлива автомобилей содержатся на поверхности земли, мною были взяты 4 пробы снега разной удалённости от дороги - 30, 60, 120, 240 м. Отлил по 100 мл от каждой пробы. Воду отфильтровал, пропустив через фильтровальную бумагу. Фильтр высушил, затем взвесил. Чем дальше участок от дороги, тем чище вода и на расстоянии 240 м не было твердых частиц.

Затем нам надо было определить наличие ионов свинца.  В 5 пробирок налили по 1 мл талой воды, добавили по 1 мл раствора иодида калия и по 1мл 6% раствора азотной кислоты, получили очень желтый цвет в пробирке - расстояние 30 м, менее желтый – 60 м и бесцветный раствор на расстоянии 240 м.

По результатам исследования содержания свинца в снегу была составлена сравнительная таблица на основе данных 2013 -2015 годом.

Таблица 6 - Цвет проб снега на разных улицах

Вывод: Чем дальше от источника загрязнения, тем меньше ионов свинца.

Заключение

На общее количество зафиксированных выбросов влияет множество факторов. Одним из немаловажных является географическое положение населённого пункта. Это доказывает ситуация в Москве и Санкт-Петербурге.

        Проблема загрязнения окружающей среды автомобилями осознаётся всем миром. Даже в маленьких городах, таких как Назарово, проблема автомобильного загрязнения остро ощущается людьми. Решать эту проблему страны берутся разными способами. В Пекине, например, в нечетные дни запретили недели ездить на машинах с четными числами на конце номеров, и наоборот. В Осло дизельным автомобилям запрещено въезжать в центр города с 6:00 до 22:00. В Штутгарте и Дюссельдорфе передвижение дизельных автомобилей и вовсе запрещено. В России к 2021 году планируется введение «Зон с ограничением экологического класса механических транспортных средств». Автомобили с экологическим стандартом Евро-3 и ниже будут получать штраф при въезде в такие зоны, ограниченные дорожными знаками.

        Проблему загрязнения могли бы решить электромобили. Однако, у них есть несколько серьёзных недостатков:

        - ограничение дальности езды – примерно 300 км без подзарядки;

        - большая стоимость по сравнению с топливными аналогами;

        - нет уверенности в решении проблемы., так как для выработки электричества для электромобилей необходимо строительство новый электростанций, пагубно влияющих на экологию.

        Проблема загрязнения окружающей среды автомобилями остро стоит над миром. И для её решения необходимо менять законы под современные реалии: вводить налоги на использование неэкологичных автомобилей, массово пересаживать людей на общественный или экологически чистый транспорт и т.д. Закрывать глаза на загрязнение нельзя, так как уже сейчас от этого ежегодно умирают тысячи людей. По статистике в Москве от загрязнения ежегодно погибает 4 тысячи человек. А, например, в Китае загрязнение воздуха является причиной смерти 1,6 млн человек ежегодно. И эти показатели будут только расти. Поэтому эта проблема так важна

Источники

1. https://www.gks.ru/free_doc/doc_2018/ohrana_2018.pdf

2. https://www.mos.ru/upload/documents/files/2074/bez_nazvaniya_9_.pdf

3. https://cyberleninka.ru/article/n/rol-transportnoy-infrastruktury-v-razvitii-goroda/viewer

4. https://chelurban.ru/knowledge/narrow-roads/

5. https://texts.news/obschaya-ekologiya/vliyanie-avtotransporta-gorodskuyu-22343.html

6. https://moluch.ru/archive/211/51590/

7. https://www.kommersant.ru/doc/3752955

8. https://docplayer.ru/39861799-Vliyanie-vybrosov-vrednyh-veshchestv-na-atmosferu.html

9. http://www.autoopt.ru/articles/products/3458895/

10. https://cyberleninka.ru/article/n/analiz-struktury-vybrosov-zagryaznyayuschih-veschestv-ot-avtotransporta-na-territorii-g-kazani/viewer

11. https://sibac.info/conf/naturscience/xv/36818

12. https://ru-ecology.info/term/77081/

13. http://alfabuild.spbstu.ru/index_2017_1/8_1.pdf

14. https://cyberleninka.ru/article/n/vozdeystvie-peredvizhnyh-istochnikov-na-kachestvo-atmosfernogo-vozduha-gorodov/viewer