Исследовательская работа "Влияние автотранспорта на окружающую среду и расчётная оценка выбросов вредных веществ

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

Мокрушинская средняя общеобразовательная школа

Исследовательская работа:

« Влияние автотранспорта на окружающую среду и расчетная оценка выбросов вредных веществ»

Автор работы: Кайзер Юлия

ученица 10 класса,

МБОУ Мокрушинская СОШ.

Руководитель:  Кириллова Светлана Юрьевна,

учитель биологии, географии.

                                          с . Мокрушинское  2020 г.

                                                         Содержание.

1. Введение……………………………………………………...…………..3-4
2. Влияние автотранспорта на здоровье человека………………………..5-6
3. Методика исследования автотранспортной нагрузки в районе МБОУ Мокрушинской СОШ………………………………………...……………7
4. Расчётная оценка количества выбросов вредных веществ в воздух от автотранспорта………………………………………………………….8-12
5. Результаты исследования и выводы………………………...…………...13
6. Заключение………………………………………………………………..14
7. Литература………………………………………………………………...15
8. Приложение……………………………………………………………….16

                                                            Введение

С каждым годом мы все больше говорим о загрязнении окружающей среды. И больше всех её загрязняют не заводы, а машины. Странная вещь, автомобиль, с одной стороны, это комфорт, но с другой вредительство, в первую очередь, себе и своим близким. С каждым годом во всем мире увеличивается количество людей с заболеваниями дыхательных путей. Мы не осознаем, что природа не может справляться с таким объемом выхлопных газов. Наша планета на грани кислородного кризиса, когда углекислого газа и других веществ больше в атмосфере, чем кислорода. Это наше ближайшее будущее. Может, чем больше людей задумаются об этом, и мы избежим, названного мной, кислородного кризиса. Исследование загрязнения атмосферы автомобильным транспортом на сегодняшний день очень значимо. Автотранспорт представляет собой один из основных источников загрязнения воздуха. В выхлопных выбросах автомобилей содержатся оксиды азота NO и NO2, угарный газ (CO2), углеводороды (C5H12) Каждый автомобиль выделяет до 4 кг этих веществ за сутки. За 100 км пути автомобиль использует столько же кислорода, сколько человек за всю свою жизнь. Сегодня экологический ущерб автотранспорта огромен и проявляется непосредственно во многих явлениях: загрязнение почвы, воды, атмосферы, автотранспорт создает шумовые и энергетические загрязнения. Все это ведет к значительному ухудшению здоровья и сокращению жизни населения.

Мое село расположено на трассе Красноярск- Енисейск, ежедневно по ней проезжают большое количество транспортных средств. Здание моей  школы и место моего проживания находится на главной трассе P409 и меня взволновал вопрос чистоты воздуха на территории моего села.

Цель исследовательской работы:

оценить чистоту атмосферного воздуха по величине автотранспортной нагрузки и исследовать объёмы выбросов вредных веществ в воздух от автомобилей в районе школы и моего дома.

Задачи: 

1. Изучить методику исследования автотранспортной нагрузки на определённом участке дороги и расчетной оценки количества выбросов вредных веществ в воздух от автотранспорта. 
2. Провести исследование автотранспортной нагрузки на определённом участке дороги и рассчитать количество выбросов вредных веществ в воздух от проезжающего мимо школы автотранспорта. 
3. Обобщить полученные результаты исследования. 
4. Сделать вывод о степени загрязнения воздуха в районе школы, обнародовать эту информацию и выработать предложения по улучшению чистоты воздуха. 

Гипотеза: на  исследуемом участке дороги количество выбросов вредных веществ,  поступающих  от автотранспорта в атмосферу превышает нормы ПДК.

                  Влияние автотранспорта на здоровье человека.

Чувствительность населения к действию загрязнения атмосферы зависит от

большого числа факторов, в том числе от возраста, пола, общего состояния

здоровья, питания, температуры и влажности и т.д.

Лица пожилого возраста, дети, больные, курильщики, страдающие

хроническим бронхитом, коронарной недостаточностью, астмой, являются

более уязвимыми.

Среди факторов прямого действия (все, кроме загрязнения окружающей

среды) загрязнение воздуха занимает, безусловно, первое место, поскольку

воздух — продукт непрерывного потребления организма.

Дыхательная система человека имеет ряд механизмов, помогающих

защитить организм от воздействия загрязнителей воздуха. Волоски в носу

отфильтровывают крупные частицы. Липкая слизистая оболочка в верхней

части дыхательного тракта захватывает мелкие частицы и растворяет

некоторые газовые загрязнители. Механизм непроизвольного чихания и

кашля удаляет загрязненные воздух и слизь при раздражении дыхательной

системы.

Тонкие частицы представляют наибольшую опасность для здоровья

человека, так как способны пройти через естественную защитную оболочку в

легкие. Вдыхание озона вызывает кашель, одышку, повреждает легочные

ткани и ослабляет иммунную систему.

Основными представителями альдегидов, поступающих в атмосферный

воздух с выбросами автомобилей, являются формальдегид и акролеин.

Действие формальдегида характеризуется раздражающим эффектом по

отношению к нервной системе. Он поражает внутренние органы и

активирует ферменты, нарушает обменные процессы в клетке путем

подавления цитоплазматического и ядерного синтеза.

Биологическое действие  фотооксидантов (смесь озона, диоксида азота и

формальдегида) на клеточном уровне подобно действию радиации, вызывает

цепную реакцию клеточных повреждений. Углеводороды (СxНy) имеют

неприятные запахи. СxНy раздражают глаза, нос и очень вредны для флоры и

фауны. СxНy от паров бензина также токсичные, допускается 1,5 мг/м3 в

день.

Методика исследования автотранспортной нагрузки в районе МБОУ Мокрушинской СОШ.

     Для учета автомобильных потоков составлена схема участка, где проводилось наблюдение, это участок улицы Свердлова, где находиться общеобразовательное учреждение в котором я обучаюсь и так же мой дом. (см. Приложение № 1)

Учет автотранспортной нагрузки проводился  методом, суть которого заключается в наблюдении за потоком машин.

Каждую проехавшую мимо автомашину я отмечала в соответствующей графе учетной таблицы. При этом проводился отдельный учет легковых автомобилей, грузовых машин, автобусов. Исследование проводилось с 15:00 до 16:00.

Автотранспортная нагрузка на участок дороги в районе школы составляет 230 автомобилей в час.

Я сделала вывод, о том, что автотранспортная нагрузка на участке дороги в районе школы– высокая, так как санитарные требования по уровню загрязнения допускают поток транспорта в жилой зоне интенсивностью не более 200 авт./час.

            Расчётная оценка количества выбросов вредных веществ в воздух

от автотранспорта.

Количество вредных веществ, поступающих в атмосферу от автотранспорта, может быть оценено расчетным методом. Исходными данными для расчета количества выбросов являются: количество единиц автотранспорта разных типов, проезжающих по участку дороги за единицу времени; нормы расхода топлива автотранспортом. Средние нормы расхода топлива автотранспортом при движении в условиях населённого пункта представлены в таблице 1. А так же значение эмпирических коэффициентов, определяющих выброс вредных веществ от транспорта в зависимости от вида горючего (табл. 2)

Таблица №1

    Таблица №2

Коэффициент К численно равен количеству вредных выбросов, соответствующего компонента в литрах при сгорании в двигателе автомашин количества топлива (в литрах), необходимого для проезда 1 км (т.е. равного удельному расходу).

Работа проводилась на улице Свердлова, на участке длиной 0,5 км. В исследовании автотранспортной нагрузки в районе школы и моего дома я выяснила количество автомобилей, проезжающих по этим улицам за 1 час.

Затем рассчитала общий путь, пройденный выявленным количеством автомобилей каждого типа за 1 час (S, км) по формуле: Si = Ni *l, где

Ni- количество автомобилей каждого типа за 1 час;

i- обозначение типа автотранспорта;

l- длина участка, км.

Полученный результат занесла в таблицу 3

Таблица 3

Вывод: общий путь разными типами автомобиля составляет 115 км.

Количество топлива Q разного вида, сжигаемого двигателями, рассчитали по формуле:

Q= Si *Yi, значение Yi из таблицы 1

Q=88*0,12=10,56 легковые автомобили.

Q=24,5*0,33=8,085 грузовые автомобили.

Q=5*0,42=2,1 автобусы.

Полученный результат занесла в таблицу 4.

Таблица 4

Вывод:  количество сжигаемого бензина и дизельного топлива , различными типами автотранспорта , сравнительно равны.

Количество выделившихся вредных веществ в литрах при нормальных условиях рассчитали с помощью коэффициента К из таблицы 2, полученные результаты занесли в таблицу 5.

Таблица 5

Вывод: из данной таблицы можно сказать, что при сжигании 10,56 л бензина, выделяется 7,8144 л. вредных  веществ, а при сжигании 10,185 л дизельного топлива выделяется 1,73135л вредных веществ.

Расчет количество выбросов вредных веществ от сгорания бензина:

CO=10,56*0,6=6,336

C5H12=10,56*0,1=0,30555.

NO2=10,56*0,04=0,4224

Расчет количество выбросов вредных веществ от сгорания дизельного топлива:

CO=10,185*0,1=1,0185

C5H12=10,185*0,03=0,30555

NO2=10,185*0,04=0,4073

Суммарное количество газообразных вредных выбросов, выделяемых при сжигании 20,745 л топлива (7,3545+1,36155+0,8299)=9,54595 л за один час.

Массу выделившихся вредных веществ (т, г) рассчитали по формуле:

m=V*M/22.4, где

V – объём вредного вещества;

М – молярная масса вредного вещества

22.4 – молярный объём газов

Результаты занесли в таблицу 6.

Таблица 6

Расчет массы выделившихся вредных веществ:

m (CO): 7,3545*28/22,4=9,1г.

m (C5H12): 1,36155*72/22,4=4,3г.

m (NO2): 0,8299*46/22,4=1,7г.

Количество воздуха, необходимого для разбавления, определено по формуле:

Vвозд = mв / ПДКв,

где ПДКв – предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе жилых районов

V ( СO): 9,1/3=3,03 м3

V (C5H12): 4,3/25=0,172 м3

V (NO2): 1,7/0,04=42,5 м3

Вывод: я рассчитала необходимое количество чистого воздуха для разбавления выделившихся вредных веществ для обеспечения санитарно-допустимых условий окружающей среды.

Количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосфер, работающими автомобильными двигателями, велико, а воздуха для их разбавления до безопасной концентрации явно не достаточно.

Далее рассчитала условный объем воздуха, над выделенным участком дороги по формуле:

Vусл.=l*a*h

l- длина участка (500м.)

a- ширина проезжей части + ширина 2-х обочин (6м.+2м.)

h- высота активной зоны биосферы (2 м.)

Vусл .= 500м*8м*2м= 8000м3

Рассчитала концентрацию вредных веществ на данном участке по формуле:

q= m/Vусл.

q(СО)=9,1/8000=0,0011375мг/м3

q(С5Н12)=4,3 /8000=0,0092875мг/м3

q (NO2) = 1,7/8000=0,0002125мг/м3

Данные занесла в таблицу 7 и сравнила с предельными нормами концентрации вредных веществ.

Таблица 7

Из таблицы видно, что концентрация вредных веществ в воздухе на исследуемом участке по сравнению с ПДК мала. Данные показатели соответствуют нормальным условиям жизни. Но, не смотря на это, нужно заботиться о чистоте воздуха, которым мы дышим.

Результаты исследования и выводы

1. За 1 час на участке длиной 0,5 км, выбранном возле школы, было

зафиксировано 176 легковых автомобилей,49 грузовых автомобилей, 5

автобус. Всего 230 единиц автотранспорта.

2. Общий путь, пройденный выявленным количеством автомобилей каждого типа за 1 час равен: для легковых автомобилей – 88 км, для грузовых автомобилей –24,5 км, для автобусов – 2,5 км.
3. Количество топлива разного вида, сжигаемого на выбранном участке

двигателями автомашин, рассчитанное для зафиксированных автомобилей,

имеет следующие значения: для легковых автомобилей –10,56;  для грузовых

автомобилей –8,085 л; для автобусов –2,1 л. Всего сожжено на данном участке 20,745л топлива.

4. Количество выделившихся вредных веществ в литрах по каждому виду

топлива равно: по бензину –10,56 л; по дизельному топливу – 10,185л. Всего

вредных веществ (угарный газ, углеводороды, диоксид азота) было выделено

автомобилями  20,745 л. за 1 час, если произвести расчеты, то в сутки это

будет 497,88 , что на мой взгляд выше нормы.

Исходя из результатов исследовательской работы, можно сделать выводы:

1. Транспортный поток, зафиксированный в течение 1 часа на участке

дороги возле МОУ Мокрушинская СОШ и моего дома, превышает санитарные нормы.

2.  Количество выделившихся вредных веществ в литрах по всем видам

топлива равно 20,745 л. за 1 час, что, как мне кажется, отклонением  санитарным нормам.

Таким образом данная местность является зоной превышающей предельно допустимые нормы .

Заключение.

Сегодня экологический ущерб автотранспорта огромен и проявляется

непосредственно во многих явлениях: загрязнение почвы, воды, атмосферы,

автотранспорт создает шумовые и энергетические загрязнения. Все это ведет

к значительному ухудшению здоровья и сокращению жизни населения.

Человечество губит само себя!

Для того чтобы сохранить человечеству автомобиль необходимо если не

исключить, то свести к минимуму вредные вещесва.

Можно предложить несколько путей решения этой проблемы:

1. Регулярно и на постоянной основе делать замеры содержания оксида углерода и углеводородов в отработанных газах двигателей автомобилей.
2. Увеличение экономичности двигателей.
3. Необходимо переводить автотранспорт на экологически чистые виды топлива.
4. Проводить озеленение улиц.
5.  Популяризировать велосипедный спорт.
6.  Использовать автотранспорт, работающий на экологически чистом топливе.

Литература

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 .Рыжов И. Н., Ягодин Г. А. Школьный экологический мониторинг. Учебное пособие. – Галактика, 2000.

4.Скибенко В. В. Регламентация загрязняющих веществ в атмосферном воздухе. Учебное пособие. – МЭИ, 2001.          

5. М. В. Высоцкая.  Экология. Элективные курсы. 9 класс / авт.-сост. Э40. – Волгоград: Учитель, 2007. – 127 

Интернет ресурсы:

1.  http://docs.cntd.ru/document/556185926 -предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе.
2. http://docs.cntd.ru/document/552304870  - СП 396.1325800.2018 Улицы и дороги населенных пунктов. Правила градостроительного проектирования.

   ---

   Приложение № 1.